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K-Means聚类算法与MATLAB实现示例

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简介:
本教程介绍经典的K-Means聚类算法原理及其在MATLAB中的实现方法,并提供具体的应用实例以帮助理解。 k-means聚类算法及MATLAB代码机器学习与数据挖掘实验 目录: - 实验内容 - 小组成员:队长张奥翔;队员何锦辉、王浩辉、吴振廷。 - 文件/目录说明 - 实验一 多源数据集成、清洗和统计 - 题目:广州大学某班有100名学生,需要从两个不同的数据源汇总学生的资料。第一个数据源来自数据库,第二个来源是一个txt文件。由于课程成绩存在缺失、冗余或不一致的情况,请使用C/C++/Java程序实现对这两个数据源的一致性合并,并完成每个学生样本的数值量化。 - 要求: 1. 合并后的数据读入内存后,统计所有来自北京的学生各门课程成绩的平均分; 2. 统计在广州生活且在第一门课得分超过80分、第九门课得分高于9分的男生人数; 3. 比较广州和上海女生体能测试成绩的均值,判断哪个地区表现更佳; 4. 计算学习成绩与体能测试成绩之间的相关性(即九个科目分别对应于体测成绩的相关系数)。 - 实验二 数据统计与可视化 - 题目:在实验一清洗后的数据基础上进行进一步的数据处理,包括但不限于统计分析和图表展示。

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    本教程介绍经典的K-Means聚类算法原理及其在MATLAB中的实现方法,并提供具体的应用实例以帮助理解。 k-means聚类算法及MATLAB代码机器学习与数据挖掘实验 目录: - 实验内容 - 小组成员:队长张奥翔;队员何锦辉、王浩辉、吴振廷。 - 文件/目录说明 - 实验一 多源数据集成、清洗和统计 - 题目:广州大学某班有100名学生,需要从两个不同的数据源汇总学生的资料。第一个数据源来自数据库,第二个来源是一个txt文件。由于课程成绩存在缺失、冗余或不一致的情况,请使用C/C++/Java程序实现对这两个数据源的一致性合并,并完成每个学生样本的数值量化。 - 要求: 1. 合并后的数据读入内存后,统计所有来自北京的学生各门课程成绩的平均分; 2. 统计在广州生活且在第一门课得分超过80分、第九门课得分高于9分的男生人数; 3. 比较广州和上海女生体能测试成绩的均值,判断哪个地区表现更佳; 4. 计算学习成绩与体能测试成绩之间的相关性(即九个科目分别对应于体测成绩的相关系数)。 - 实验二 数据统计与可视化 - 题目:在实验一清洗后的数据基础上进行进一步的数据处理,包括但不限于统计分析和图表展示。
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    本文介绍了K-Means聚类算法的基本原理及其在MATLAB中的实现方法,并探讨了其在信号调制识别中的应用。 k-means聚类算法以及MATLAB代码被用来实现一种基于我论文的新方法。这种方法通过MATLAB编写并导入到Python单载波调制算法中,并分为两个部分:主要任务由k-means处理,而k-center贪婪算法则提升了k-means的性能。这两个函数共同编译输入信号,该信号为复数数组,并将其映射至同相正交图上。在IQ图上确定聚类中心后,结果会被传递给另一个代码以识别调制类型。所考虑的调制类型包括任何M-ary QAM和M-ary PSK调制,涵盖了当今大多数流行的信号传输方式。 k-center贪婪算法用于初始化k-means聚类过程,在此过程中它显著提高了性能:与随机或k-means++初始化相比,它的表现更加优越。尽管执行成本较低——仅需扫描N个点中的θ(N)次——该方法依然能够提升性能。这是一种针对k中心优化问题的近似贪婪算法,在进行2次迭代后即可达到接近最优解的结果。 此贪婪算法的工作原理是:从任意一点开始,逐步选择最远距离的未选中点作为新的聚类中心,直到选取了所需的全部k个聚类中心为止。
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    本教程通过实例详细讲解了如何使用Python实现K-means聚类算法,涵盖数据准备、模型训练及结果分析等步骤。 K-Means是一种迭代算法,其主要思想是将数据点分成K个簇,每个簇由一个质心(中心点)代表。该算法的步骤如下: 1. 随机选择K个初始质心。 2. 将每个数据点分配到离它最近的质心所在的簇。 3. 更新每个簇的质心,新的质心为该簇中所有数据点的均值。 4. 重复执行第2步和第3步,直到质心不再发生变化或达到预定的最大迭代次数。 代码解读如下: 1. 使用`make_blobs`函数生成了包含300个样本的数据集,这些样本分布在四个不同的簇内。 2. 利用sklearn.cluster模块中的KMeans类创建了一个具有4个簇的模型实例。 3. 通过调用kmeans.fit(X)方法对数据进行训练,并将每个样本分配到最近的一个质心所属的簇中。 4. 训练完成后,该模型会返回各个簇中心点的位置信息以及对应于每条记录所归属的具体簇标签。 5. 使用matplotlib库绘制聚类结果图,在此图上不同颜色代表不同的数据集类别;红色标记则表示各组群(即质心)的定位位置。
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    本资源提供K-means及K-means++算法的MATLAB实现代码和相关示例,包括自定义的kmeans函数,适用于数据挖掘、模式识别等领域中的聚类分析。 在MATLAB中实现K-means聚类算法可以利用该软件自带的工具箱函数来完成。这种方式提供了便捷的方法来进行数据分析与处理任务。通过使用内置的kmeans函数,用户能够快速地对数据集进行分组,并根据不同的应用场景调整参数以达到最佳效果。这种方法不仅简化了编程流程,还提高了代码的可读性和执行效率。
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    本资源提供K-means及K-means++算法在MATLAB中的实现代码,并包含自定义K-means聚类函数,便于用户进行数据分类和分析。 在MATLAB中实现K-means聚类算法可以利用该软件自带的工具箱函数来完成。这种方法能够简化编程过程并提高效率。通过使用内置函数,用户可以直接应用现成的功能进行数据聚类分析而无需从头编写整个算法代码。这使得研究者和工程师能更专注于数据分析与结果解释而非底层实现细节上。
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    本资源提供了K-means及K-means++算法在MATLAB中的实现代码和示例,包括优化初始质心选择的K-means++方法,并附带了详细的文档说明。适合学习与研究聚类分析技术。 使用MATLAB实现K-means聚类算法可以通过调用该软件自带的工具箱函数来完成。这种方法能够简化编程工作并提高效率。在进行聚类分析时,可以利用MATLAB内置的功能来进行数据分组与模式识别等操作,从而更好地理解和处理复杂的数据集。
  • k-means-python3-: 简易k-means
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    这是一个使用Python 3编写的简单k-means聚类算法实现项目。它为初学者提供了一个易于理解的机器学习算法示例,帮助用户快速上手数据科学和机器学习的基础知识。 k-means算法是一种广泛应用的无监督机器学习方法,主要用于数据聚类分析。在Python中实现k-means可以利用多种库,例如sklearn、scikit-learn等。本项目旨在通过使用Python3编程语言来展示一个简单的k-means算法实现过程。 所需的主要库包括numpy用于数值计算,pandas处理数据集,matplotlib进行可视化操作以及sklearn中的KMeans类。以下是代码的基本结构: ```python import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.cluster import KMeans # 读取数据集 data = pd.read_csv(data.txt) # 数据预处理(可能包括标准化或归一化) data = ... # 应用k-means算法,设定簇的数量为3作为示例 kmeans = KMeans(n_clusters=3) kmeans.fit(data) # 获取聚类结果的标签 labels = kmeans.labels_ ``` 在执行k-means的过程中,主要步骤包括: 1. **初始化**:随机选择数据集中的k个点作为初始质心。 2. **分配阶段**:根据每个数据点到各个质心的距离将其归入最近的簇中。 3. **更新阶段**:计算所有属于该簇的数据样本的新均值,以确定新的质心位置。 4. **迭代过程**:重复步骤二和三直到满足停止条件(如达到最大迭代次数或质心不再显著变化)。 在实际操作时,k-means算法可能会面临以下挑战: - 选择合适的聚类数量k。使用肘部法则或者轮廓系数等方法可以帮助确定最佳的k值。 - 算法对初始质心的选择非常敏感,并可能导致不同的运行结果。通过多次重复执行并选取最优解可以缓解此问题。 - k-means假设簇是凸形且大小相近,对于非凸或尺寸差异大的数据集可能表现不佳。 项目中将展示如何加载txt格式的数据文件、处理这些数据以及进行可视化操作(例如使用散点图表示不同颜色的聚类)。为了运行这个项目,请确保拥有py脚本和相应的txt数据文件,并放置在同一目录下。根据说明文档中的指示执行Python代码,即可观察到k-means算法对数据集进行分组的结果。 此项目为初学者提供了一个学习k-means工作原理以及掌握基本的Python数据分析与可视化的良好平台。
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    本文章主要介绍了如何利用Matlab软件来实现K-means聚类算法,并详细解释了该算法的应用和优化方法。 使用MATLAB实现K-means聚类算法可以观察每次迭代的效果。