• DBSCAN 算法【python,机器学习,算法】


    DBSCAN 即 Density of Based Spatial Clustering of Applications with Noise,带噪声的基于空间密度聚类算法。

    算法步骤

    1. 初始化:
      • 首先,为每个数据点分配一个初始聚类标签,这里设为0,表示该点尚未被分配到一个聚类中。
      • 设置一个聚类ID(cluster_id),初始化为0,用于标识不同的聚类。
    2. 遍历数据点:
      遍历数据集中的每个点。如果某点已经被标记(即不属于聚类0),则跳过该点。
    3. 查找邻居点:
      对于每个尚未被标记的点,使用get_neighbors函数查找其ε-邻域内的所有邻居点。这通常是通过计算该点与数据集中其他点之间的欧氏距离,并比较距离与ε来实现的。
    4. 处理邻居点数量:
      • 如果找到的邻居点数量小于min_pts(最小邻居数量),则将当前点标记为噪声点(标签设为-1)。
      • 如果邻居点数量大于或等于min_pts,则将该点标记为一个新的聚类(将cluster_id加1,并将该点标签设为新的cluster_id)。
    5. 扩展聚类:
      • 对于每个新发现的聚类中的点(即刚被标记为当前cluster_id的点),执行expand_cluster函数以进一步扩展聚类。
      • 在expand_cluster函数中,遍历当前点的所有邻居点,并根据其标签进行处理:
        • 如果邻居点是噪声点(标签为-1),则将其标记为当前聚类(将标签改为cluster_id)。
        • 如果邻居点尚未被标记(标签为0),则将其标记为当前聚类,并递归地查找并标记其邻居点(如果其邻居点数量也满足min_pts)。
    6. 返回结果:
      当所有点都被处理完毕后,算法返回每个数据点的最终聚类标签。

    下面是代码实现:

    from collections import Counter
    
    import numpy as np
    from sklearn.datasets import make_blobs
    
    
    def dbscan(data, eps, min_pts):
    	# 初始化每个数据点的聚类标签为 0
    	labels = [0] * len(data)
    	# 聚类 id
    	cluster_id = 0
    
    	for i in range(len(data)):
    		if labels[i] != 0:
    			# 如果数据点已经被标记过,则跳过该点,继续下一个点
    			continue
    		# 获取当前点的邻居点
    		neighbors = get_neighbors(data, i, eps)
    
    		# 如果邻居点的数量小于最小邻居数量,则将当前点标记为噪声点
    		if len(neighbors) < min_pts:
    			labels[i] = -1
    		else:
    			# 否则,增加聚类 id
    			cluster_id += 1
    			# 将当前点标记为当前聚类 id
    			labels[i] = cluster_id
    			# 扩展聚类
    			expand_cluster(data, labels, neighbors, cluster_id, eps, min_pts)
    	# 返回每个数据点的聚类标签
    	return labels
    
    
    def expand_cluster(data, labels, neighbors, cluster_id, eps, min_pts):
    	# 遍历每个邻居点
    	for neighbor in neighbors:
    		# 如果邻居点的标签为 -1
    		if labels[neighbor] == -1:
    			# 将噪声点标记为当前聚类 id
    			labels[neighbor] = cluster_id
    		# 如果邻居点的标签为 0
    		elif labels[neighbor] == 0:
    			# 将邻居点标记为当前聚类 id
    			labels[neighbor] = cluster_id
    			# 获取邻居点的邻居点
    			new_neighbors = get_neighbors(data, neighbor, eps)
    			# 如果新的邻居点数量满足最小邻居数量要求,则将其加入邻居列表
    			if len(new_neighbors) >= min_pts:
    				neighbors += new_neighbors
    
    
    def get_neighbors(data, point_idx, eps):
    	# 邻居点列表
    	neighbors = []
    	for i in range(len(data)):
    		# 计算当前点与目标点之间的欧氏距离,如果距离小于邻域半径 eps
    		if np.linalg.norm(data[i] - data[point_idx]) < eps:
    			# 将目标点的索引加入邻居点列表
    			neighbors.append(i)
    	# 返回邻居点列表
    	return neighbors
    
    
    np.random.seed(0)
    # 生成样例数据
    data, y = make_blobs(n_samples=200, centers=5, cluster_std=0.6)
    print(Counter(y))
    
    eps, min_pts = 0.6, 3
    # 进行聚类
    labels = dbscan(data, eps, min_pts)
    print(Counter(labels))
    

    上述代码实现了一个简单的 DBSCAN 算法。注意,在实际应用中,你需要根据实际情况调整邻域半径参数和核心点周围最小数据点数。
    一般情况下,最小数据点数取数据维度值的 2 倍数,最小取 3。 该参数越大,可能的噪声点会被聚类,同样的邻域半径越小,噪声点也会被分类。

  • 相关阅读:
    Android9 查看连接多个蓝牙耳机查看使用中的蓝牙耳机
    JAVA数组案例!
    Flask基础学习3
    做废20个账号才总结出的短视频运营干货
    java毕业设计点播影院运营系统(附源码、数据库)
    UE5、CesiumForUnreal实现加载GeoJson绘制盒体(Box)功能(StaticMesh方式)
    前端开发、后端开发与全栈开发:构建现代网站的全面视角
    记录协助Javaer硬件快速开发过程之Web技术栈对接施耐德网络IO网关
    golang runc NewSockPair
    element table表格树形数据展示
  • 原文地址:https://blog.csdn.net/xiangfeng666/article/details/139483515