DBSCAN算法的过程是(),关于k值和dbscan的比较
对DBSCAN算法1的理解。dbscan(含噪声应用的基于密度的特殊聚类)介绍,基于密度聚类算法。密度可以理解为样本点的紧密度,紧密度需要用半径和最小样本量来评价。如果实际样本大小在指定半径内超过给定的最小样本大小阈值,则认为是高密度对象。DBSCAN密度聚类算法可以非常方便地发现样本集中的离群点,因此通常可以用来检测离群点。它可以发现任意形状的样本簇,具有很强的抗噪声能力。
1.1密度聚类相关概念点的 \epsilon 领域:在某一点p p p给出其半径\后得到的覆盖区域。
核心对象:对于给定的最小样本量,如果某个点PP的\ epsilon域至少包含M i n P t s MinPts MinPts个样本点,那么这个点p p p就是核心对象。
直接密度可达:假设点p p为核心对象,点Q Q存在于点p p p的\域中,则从点P P到点Q Q是直接密度可达的。
密度可达:假设有一系列对象链P1、P2、P N P _ 1,P _ 2,P2 P1,PN,若p i p_i pi约为半径\的直接密度和最小样本点M I in P t s min pts min pts可达P I 1 (I=1,2,n) P _ {I 1} (I=1,2,n) PI 1 (I=1,2,n),那么p 1 p_1 p1即p 1,p2,p3,p4都是核心对象,它们是直接密度可达的。此时,在p4的区域中直接密度可达的点p5对于p1、p2和p3是密度可达的。
密度相连:假设O点为核心对象,从O点出发,可以得到两个具有密度的点P和Q,那么P点和Q点是密度连通的。
聚类的簇:群集包含由最大密度连接的样本点。
边界点:假设P点为核心对象,B点包含在其定义域内。如果B点是非核心物体,则称为p点的边界点。
异常点:不属于任何分类的采样点。
1.2密度聚类的步骤密度聚类的过程有点像“贪婪的蛇”,从某一点开始,不断向外扩展,直到获得一个最大密度连接,从而形成一个样本聚类。具体步骤如下:
(1)为密度聚类算法\ epsilon \设置合理的半径,以及epsilon字段中包含的最小样本大小M i n P t s MinPts MinPts。
(2)从数据集中随机选择一个样本点p p p,检查其是否包含域中指定的最小样本量,如果包含,则将其定义为核心对象,形成一个聚类C C C C;否则,复制并选择一个采样点。
(3)对于核心对象p p p覆盖的其他样本点q q q,如果点q q q对应的\ Epsilon域仍包含最小样本量M i n P t s MinPts MinPts,则其覆盖的所有样本点将归属于簇C C C
(4)重复步骤(3),将最大密度连接中包含的样本点聚类成一类,形成一个大簇。
(5)步骤(4)完成后,返回步骤(2),重复步骤(3)和(4),直到没有新的样本点生成新的聚类时算法结束。
1.3 Python中的算法实现,可以直接调用sklearn子模块集群中的DBSCAN类实现。该类的语法和参数如下:
Cluster.dbscan (EPS=0.5,min _ samples=5,metric= educational ,metric _ params=none,algorithm= auto ,leaf _ size=30,p=none,n _ jobs=1) EPS:用于在密度聚类中设置\ epep。Min_samples:用于设置\ epsilon域的最小样本量;默认值为5。Metirc:用于指定计算点之间距离的方法。默认值是欧几里得距离。Metric_params:用于指定metirc对应的其他参数值。算法:在计算点间距离的过程中,用来指定搜索最近邻样本点的算法。默认值为“自动”,这意味着密度聚类将自动选择适当的搜索方法。如果是‘ball _ tree’,表示使用球树搜索最近邻。如果是‘KD _ tree’,则表示使用K-D树搜索最近邻。Leaf_size:参数算法为“ball_tree”或“kd_tree”时,用于指定一本书的叶子节点所包含的最大样本量,默认为30;该参数将影响搜索树的构建和搜索最近邻的速度。p:当参数‘公制’为酷笔距离时,p=1,表示计算点之间的曼哈顿距离;P=2,表示计算点之间的深情黄蜂距离;该参数的默认值为2。N_jobs:用于设置密度聚类算法并行计算所需的CPU数量。默认值为1,表示只使用一个CPU运行参数,即不使用并行运算功能。在DBSCAN类中,需要同时调整参数eps和min_samples,即通常指定几个候选值,从候选值中选择一个合理的阈值。当参数eps固定时,参数min_samples越大,形成的核心对象越少,会误判很多离群点,聚类数增加。反之,会产生大量的核心对象,导致聚类数据较少。在参数min_samples固定的情况下,参数eps越大,落入\ epsilon域的点越多,导致核心对象越多,最终减少指称簇的数量。反而会导致核心对象大量减少,集群数量增加。当参数eps和min_samples不合理时,增加或减少聚类数总是错误的。
k均值和密度聚类的比较:
Kmeans聚类的缺点是不能对非球形聚类进行聚类,也非常容易出现极值,而密度聚类可以弥补其缺点。
1.4最近邻搜索算法1.4.1 KD树1.4.2球形树1.5相关知识点总结1.1什么是DBSCAN DBSCAN是一种基于密度的空间聚类算法。它不是定义聚类的个数,而是将足够高密度的区域划分成聚类,在有噪声的数据中寻找任意形状的聚类。在该算法中,聚类被定义为具有连通密度的最大点集。
这种密度算法一般假设可以通过样本分布的紧密程度来确定类型。同一类别的样本之间是紧密相连的,也就是说,离那个类别的任何一个样本不远的地方,必然有同一个类别的样本。通过将紧密连接的样本分类为一类,获得聚类类别。通过将所有紧密相连的样本分组到不同的类别中,我们最终得到所有聚类类别的结果。
2.优点和缺点:
可以对任意形状的密集数据集进行聚类,但是Kmeans一般只适合凸(球形)数据集。
它可以在聚类的同时发现离群点,并且对数据集中的离群点不敏感。
聚类效果不像Kmeans那样受初始值的影响。
缺点:
不适用于样本集密度不均匀,聚类间距差异很大的情况。此时聚类效果较差。
当样本数据较大时,聚类收敛时间较长。此时,在搜索最近邻时建立的KD树或球形树的规模可以是有限的。
Kmeans的参数调整相对复杂,需要联合调整距离阈值和域内最小样本数阈值。不同的参数组合对最终的聚类效果影响很大。
3.KMeans和OPTICS的区别在于链路DBSCAN密度聚类算法
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