第十九章 聚类分析 (Clustering Analysis) - 中南大学
聚类分析
生物学领域
推导植物和动物的分类; 推导植物和动物的分类; 对基因分类, 对基因分类,获得对种群的认识
数据挖掘领域
作为其他数学算法的预处理步骤,获得数据分布状况, 作为其他数学算法的预处理步骤,获得数据分布状况,集中对特定 的类做进一步的研究
7
位应聘者做智能检验。 项指标 项指标X, 例 对10位应聘者做智能检验。3项指标 ,Y 位应聘者做智能检验 分别表示数学推理能力、 和Z分别表示数学推理能力、空间想象能力和语 分别表示数学推理能力 言理解能力。 得分如下, 言理解能力 。 得分如下 , 选择合适的统计方法 对应聘者进行分类。 对应聘者进行分类。
1. 相关系数
rij =
∑ (x
k =1 n k =1
n
ki
− xi )( xkj − x j )
2
∑ ( xki − xi )
n
( xkj − x j ) 2 ∑
k =1
n
2. 夹角余弦
Cij =
∑x
k =1 n
ki kj n 1 2
x
2 2 ∑ xki ∑ xkj k =1 k =1
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计数变量(Count)(离散变量)的聚类统计量 (离散变量) 计数变量 对于计数变量或离散变量, 对于计数变量或离散变量 , 可用于度量样本 或变量) ( 或变量 ) 之间的相似性或不相似性程度的 统计量主要有卡方测度(Chi-square measure) 统计量主要有卡方测度( ) 方测度( 和Phi方测度(Phi-square measure)。 方测度 )
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第十九章聚类分析ClusteringAnalysis
判别分析:在已知分为若干个类的前提下,获得 判别模型,并用来判定观察对象的归属。 聚类分析:将随机现象归类的统计学方法,在不 知道应分多少类合适的情况下,试图借助数理 统计的方法用已收集到的资料找出研究对象的 适当归类方法。已成为发掘海量基因信息的首 选工具。
二者都是研究分类问题的多元统计分析方法。
dij XS1X
(19-6)
其中向量 X ( Xi1 X j1, Xi2 X j2 ,L , Xim X jm ) 。不难看出,当 (单位矩阵)时,马氏距离就是欧氏距离的平方。
以上定义的4种距离适用于定量变量,对于定性变量 和有序变量必须在数量化后方能应用。
第二节 系统聚类
系统聚类(hierarchical clustering analysis)是将相似 的样品或变量归类的最常用方法,聚类过程如下:
一、类间相似系数的计算 系统聚类的每一步都要计算类间相似
系数,当两类各自仅含一个样品或变量 时,两类间的相似系数即是两样品或变 量间的相似系数或,按第一节的定义计 算。
当类内含有两个或两个以上样品或变量时,计算类间相似系 数有多种方法可供选择,下面列出5种计算方法。用分别表示两 类,各自含有个样品或变量。 1.最大相似系数法 类中的个样品或变量与类中的个样品或变 量两两间共有个相似系数,以其中最大者定义为与的类间相似 系数。
第十九章 聚类分析 (Clustering Analysis)
Content
• Similarity coefficient • Hierarchical clustering analysis • Dynamic clustering analysis • Ordered sample clustering analysis
聚类分析_精品文档
1聚类分析内涵1.1聚类分析定义聚类分析(Cluste.Analysis)是一组将研究对象分为相对同质的群组(clusters)的统计分析技术.也叫分类分析(classificatio.analysis)或数值分类(numerica.taxonomy), 它是研究(样品或指标)分类问题的一种多元统计方法, 所谓类, 通俗地说, 就是指相似元素的集合。
聚类分析有关变量类型:定类变量,定量(离散和连续)变量聚类分析的原则是同一类中的个体有较大的相似性, 不同类中的个体差异很大。
1.2聚类分析分类聚类分析的功能是建立一种分类方法, 它将一批样品或变量, 按照它们在性质上的亲疏、相似程度进行分类.聚类分析的内容十分丰富, 按其聚类的方法可分为以下几种:(1)系统聚类法: 开始每个对象自成一类, 然后每次将最相似的两类合并, 合并后重新计算新类与其他类的距离或相近性测度. 这一过程一直继续直到所有对象归为一类为止. 并类的过程可用一张谱系聚类图描述.(2)调优法(动态聚类法): 首先对n个对象初步分类, 然后根据分类的损失函数尽可能小的原则对其进行调整, 直到分类合理为止.(3)最优分割法(有序样品聚类法): 开始将所有样品看成一类, 然后根据某种最优准则将它们分割为二类、三类, 一直分割到所需的K类为止. 这种方法适用于有序样品的分类问题, 也称为有序样品的聚类法.(4)模糊聚类法: 利用模糊集理论来处理分类问题, 它对经济领域中具有模糊特征的两态数据或多态数据具有明显的分类效果.(5)图论聚类法: 利用图论中最小支撑树的概念来处理分类问题, 创造了独具风格的方法.(6)聚类预报法:利用聚类方法处理预报问题, 在多元统计分析中, 可用来作预报的方法很多, 如回归分析和判别分析. 但对一些异常数据, 如气象中的灾害性天气的预报, 使用回归分析或判别分析处理的效果都不好, 而聚类预报弥补了这一不足, 这是一个值得重视的方法。
Cluster Analysis of聚类分析 124页PPT
treatment
attribute
conditions
object 1 2 3 ... m
1 4.7 3.8 5.9 ... 1.3
2 5.2 6.9 3.8 ... 2.9
genes
3 5.8 4.2 3.9 ... 4.4
. . . .. .
. . . ...
. . . . ..
n 6.3 1.6 4.7 ... 2.0
2 5.2 6.9 3.8 ... 2.9
3 5.8 4.2 3.9 ... 4.4
. . . .. .
. . . ...
. . . . ..
n 6.3 1.6 4.7 ... 2.0
estimated expression levels 5
Microarray Data for Clustering
. . . .. .
. . . ...
. . . . ..
n 6.3 1.6 4.7 ... 2.0
estimated expression levels 7
Clustering: An Example Experiment
• Researchers were interested in studying gene expression patterns in developing soybean seeds.
• Much of the variation in expression is noise rather than biological signal, and we would rather not build clusters on the basis of noise.
• Some clustering algorithms will become computationally expensive if there are a large number of objects (gene expression profiles in this case) to cluster.
聚类分析 Cluster Analysis
多组:一个以上判别函数
毛本清 2010.08.27
DA目的
建立判别函数 检查不同组之间在有关预测变量方面是否有显著 差异 决定哪个预测变量对组间差异的贡献最大 根据预测变量对个体进行分类
毛本清 2010.08.27
二、判别分析模型
要先建立判别函数 Y=a1x1+a2x2+...anxn, 其中:Y为判别分数(判别值),x1 x2...xn 为反映研究对象特征的变量,a1 a2...an 为系数
X=V
第i个标准化变量 第i个变量对第p个公因子的标准回归系数 公因子 特殊因子
毛本清 2010.08.27
公因子模型
F1=W11X1+W12X2+ …+W1mXm F2=W21X1+W22X2+ …+W2mXm Fi=Wi1X1+Wi2X2+ …+WimXm Fp=Wp1X1+Wp2X2+ …+WpmXm
Wi — 权重,因子得分系数 Fi — 第i个因子的估计值(因子得分)
毛本清 2010.08.27
二、有关统计量
Bartlett氏球体检验:各变量之间彼此独立 KMO值:FA合适性 因子负荷:相关系数 因子负荷矩阵 公因子方差(共同度) 特征值 方差百分比(方差贡献率) 累计方差贡献率 因子负荷图 碎石图
分层聚类分析的步骤
定义问题与选择分类变量 聚类方法 确定群组数目 聚类结果评估 结果的描述、解释
毛本清 2010.08.27
K-means Cluster(快速样品聚类)过程
属于非层次聚类法的一种 方法原理
选择(或人为指定)某些记录作为凝聚点 按就近原则将其余记录向凝聚点凝集 计算出各个初始分类的中心位置(均值) 用计算出的中心位置重新进行聚类 如此反复循环,直到凝聚点位置收敛为止
Clustering聚类分析
判断标准的选择
• 根据分类的目标,依靠经验
例:距离的平方和 1、异常点的误差被放大,得到更多关注 2、数学计算上的优势
最优化判断标准
• 通常是NP-Hard
• 多项式算法
并非精确的最优解,而是相对优的解或者局 部的最优解
算法一
• 判断标准:k-center criterion
最小化任意点到所分的类中心的最大距离
算法二
• 终止条件
算法一定会向局部最优解收敛,因为重复的两个 操作都在不断优化距离平方和
操作一
操作二
设置误差标准以逼近局部最优解
ห้องสมุดไป่ตู้
算法二
• 初始情况
初始时对于k个点的选法不同,也会使收敛的结果 不同,因此无法得到全局最优解。
但近似的最优解也能成为理想的划分。
参考材料
• Computer Science Theory for the Information Age —— John Hopcroft, Ravindran Kannan
• 距离(不相似度)
例: 1 cos(a,b) 欧几里得距离
距离函数的选择
• 根据数据的情况选择
例:将图中的点按连边情况分类 点表示成邻接矩阵的行 a=(0,1,0,1,0,1) b=(0,1,1,0,1,0)
| a b |2 4 ab 1
研究顾客的行为
• D种商品 • N个顾客 • K种顾客类型,K<<N • 每种类型的顾客购买物品的情况满
算法二
• 初始情况:选取k个点作为k个类的中心 • 操作一:将每个数据点归入最近的中心所在类 • 操作二:对每个类,将类的中心更新为类中所
有数据点的重心 • 终止条件:重复两个操作直到距离的平方和逼
《聚类分析》PPT课件
应聘者 X Y Z
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 28 18 11 21 26 20 16 14 24 22 29 23 22 23 29 23 22 23 29 27 28 18 16 22 26 22 22 24 24 24
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Ch6 聚类分析
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1
聚类分析根据一批样品的许多观测指标,按 照一定的数学公式具体地计算一些样品或一些参 数(指标)的相似程度,把相似的样品或指标归为 一类,把不相似的归为一类。
例如对上市公司的经营业绩进行分类;据经 济信息和市场行情,客观地对不同商品、不同用 户及时地进行分类。又例如当我们对企业的经济 效益进行评价时,建立了一个由多个指标组成的 指标体系,由于信息的重叠,一些指标之间存在 很强的相关性,所以需要将相似的指标聚为一类, 从而达到简化指标体系的目的。
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(1) 所 选 择 的 亲 疏 测 度 指 标 在 实 际 应 用中应有明确的意义。如在经济变量分析 中,常用相关系数表示经济变量之间的亲 疏程度。
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(2)亲疏测度指标的选择要综合考虑已对样本观测 数据实施了的变换方法和将要采用的聚类分析方法。如在 标准化变换之下,夹角余弦实际上就是相关系数;又如若 在进行聚类分析之前已经对变量的相关性作了处理,则通 常就可采用欧氏距离,而不必选用斜交空间距离。此外, 所选择的亲疏测度指标,还须和所选用的聚类分析方法一 致。如聚类方法若选用离差平方和法,则距离只能选 用 欧氏距离。
剂的种类等。在名义尺度中只取两种特性状态的变量是很
重要的,如电路的开和关,天气的有雨和无雨,人口性别
聚类分析ClusterAnalysis1聚类分析问题2相似性度量3聚类
系数则越接近于0,相似的为一类,不相似的为不同类。
用 d (x, y) 表示样本x与样本y之间的距离. 用 d i j = d (xi , xj) 表示第样本x i与样本x j之间的距离.
1) 样本之间的相似性度量
① 明科夫斯基距离
p d ( x, y ) | xk yk | k 1
第10章 聚类分析 Cluster Analysis
1 聚类分析问题 2 相似性度量 3 聚类的准则 4 聚类方法
1
聚类分析的基本问题
1)聚类问题 2)对象特征的描述 3)数据的预处理
1) 聚类问题
俗语说,“物以类聚、人以群分” 其含义是:具有类似特性的对象聚集成一类 聚类分析(Cluster Analysis)是研究“物以类聚”的一种多元
统计分析方法。
分类学是人类认识世界的基础科学,在实际问题中经常需要 分类: 古生物研究中,通过挖掘出来的一些骨骼的形状和大小 将它们进行科学的分类; 地址勘探中,通过矿石标本的物探、化探指标要将样本 进行分类;
1) 聚类问题
随着人们对自然、社会问题研究的不断深入,对分类的技术
要求越来越高,仅凭专业知识和经验已经不能满足要求,促
2) 类之间的相似性度量
第j类
用 D( i, j )表示第i类与第j类之间的距离.
① 最短距离
D(i,j)
第i类
D( p, q) min{d ( x, y) / x Cp , y Cq )
② 最长距离
D( p, q) max{d ( x, y) / x Cp , y Cq )
3)类似到什么程度两个县可以聚到同一类?成类准则问题
4)如何聚ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ?聚类策略与方法问题
ClusterAnalysis(聚类分析)课件
明氏距离有三种特殊形式: (1a)绝对距离(Block距离):当q=1时
dij 1 xik x jk
k 1
p
(1b)欧氏距离(Euclidean distance):当q=2时
2 d ij 2 ( xik x jk ) k 1
x
* ij
xij x j Rj
(i 1, 2,
, n; j 1,
, p)
变换后的数据,每个变量的样本均值为0,极差为1,变 换后的数据也是无量纲的量.
(4) 极差正规化变换(规格化变换)
* xij
xij min xij
1i n
Rj
(i 1, 2,
, n; j 1,
经济管理类研究生专业学位课
Multivariate Statistics Analysis
多元统计分析
第2讲 聚类分析
§2.1 聚类分析的基本思想 §2.2 相似性的度量 §2.3 类和类的特征
§2.4 系统聚类法
§2.5 非系统聚类法简介
§2.1 聚类分析的基本思想
1.什么是聚类分析?
所谓“类”就是相似元素的集合。 聚类就是根据研究对象某一方面的相似性将其归 类,使得同一类中的对象之间的相似性比与其他 类的对象的相似性更强。或者使类内对象的同质 性最大化和类间对象的异质性最大化。 根据研究对象的多个观测指标,具体地找出一些 能够度量各对象之间相似程度的统计量,然后利 用统计量将样品或指标进行归类。把相似的样
§2.2 相似性的度量
一、样本或变量的相似性程度的数量指标:
1、相似系数 性质越接近的变量或样品,它们的 相似系数越接近于1或一l,而彼此无关的变量或样品 ,它们的相似系数则越接近于0,相似的为一类,不相 似的为不同类; 2、距离 它是将每一个样品看作p维空间的一个点 ,并用某种度量方法测量点与点之间的距离,距离较 近的归为一类,距离较远的点应属于不同的类。 样品分类(Q型聚类)常以距离刻画相似性 变量分类(R型聚类)常以相似系数刻画相似性
聚类分析法 PPT课件
(二)聚类方法和类相似系数
成组技术 GT
单一样品对之间可以根据原始数据构造一定的相似系数统 计量来描述它们之间的相似性。同样,当样品合并成类时, 也可以按一定的法则构造相似系数统计量,以描述样品与 类之间或类与类之间的相似程度。
这种构造样品与类与类之间的相似系数统计量的法则称为 聚类方法,该统计量称为类相似系数。
比如学生成绩数据就可以对学生按照理科或文科成绩(或 者综合考虑各科成绩)分类。
当然,并不一定事先假定有多少类,完全可以按照数据本 身的规律来分类。
如何度量远近?
成组技术 GT
如果想要对100个学生进行分类,如果仅仅知道他们的数 学成绩,则只好按照数学成绩来分类;这些成绩在直线上 形成100个点。这样就可以把接近的点放到一类。
如果还知道他们的物理成绩,这样数学和物理成绩就形成 二维平面上的100个点,也可以按照距离远近来分类。
三维或者更高维的情况也是类似;只不过三维以上的图形 无法直观地画出来而已。在饮料数据中,每种饮料都有四 个变量值。这就是四维空间点的问题了。
成组技术 GT
如果以n个数值型变量(n维空间)来描述某一类事物,则 一个事物就是n维空间中是一个点。
令加工零件Xi与Xj使用的机床总数目分别为CI与CJ,则 有:
Ci CI Cij C j CJ Cij 将以上两式代入式1得:
Sij
CI
Cij
(式2)
CJ —Cij
相似系数Sij可以用来判定一对零件的相似程度。若一对零 件加工机床的类型与数目完全相同,则Sij=1,若没有相同 的机床,则Sij=0 。
聚类分析作分类时各类群乃至类群数事先未知,而是根据数 据的特征确定的,又称为无师可循的分类。
python数据分析之聚类分析(clusteranalysis)
python数据分析之聚类分析(clusteranalysis)何为聚类分析聚类分析或聚类是对⼀组对象进⾏分组的任务,使得同⼀组(称为聚类)中的对象(在某种意义上)与其他组(聚类)中的对象更相似(在某种意义上)。
它是探索性数据挖掘的主要任务,也是统计数据分析的常⽤技术,⽤于许多领域,包括机器学习,模式识别,图像分析,信息检索,⽣物信息学,数据压缩和计算机图形学。
聚类分析本⾝不是⼀个特定的算法,⽽是要解决的⼀般任务。
它可以通过各种算法来实现,这些算法在理解群集的构成以及如何有效地找到它们⽅⾯存在显着差异。
流⾏的群集概念包括群集成员之间距离较⼩的群体,数据空间的密集区域,间隔或特定的统计分布。
因此,聚类可以表述为多⽬标优化问题。
适当的聚类算法和参数设置(包括距离函数等参数)使⽤,密度阈值或预期聚类的数量)取决于个体数据集和结果的预期⽤途。
这样的聚类分析不是⾃动任务,⽽是涉及试验和失败的知识发现或交互式多⽬标优化的迭代过程。
通常需要修改数据预处理和模型参数,直到结果达到所需的属性。
常见聚类⽅法常⽤的聚类算法分为基于划分、层次、密度、⽹格、统计学、模型等类型的算法,典型算法包括K均值(经典的聚类算法)、DBSCAN、两步聚类、BIRCH、谱聚类等。
K-means聚类算法中k-means是最常使⽤的⽅法之⼀,但是k-means要注意数据异常:数据异常值。
数据中的异常值能明显改变不同点之间的距离相识度,并且这种影响是⾮常显著的。
因此基于距离相似度的判别模式下,异常值的处理必不可少。
数据的异常量纲。
不同的维度和变量之间,如果存在数值规模或量纲的差异,那么在做距离之前需要先将变量归⼀化或标准化。
例如跳出率的数值分布区间是[0,1],订单⾦额可能是[0,10000 000],⽽订单数量则是[0,1000],如果没有归⼀化或标准化操作,那么相似度将主要受到订单⾦额的影响。
DBSCAN有异常的数据可以使⽤DBSCAN聚类⽅法进⾏处理,DBSCAN的全称是Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise,中⽂含义是“基于密度的带有噪声的空间聚类”。
第十九章聚类分析黄品贤
Dpq Max (dij ) , 样品聚类 iGp , jGq rpq Min (rij ) , 指标聚类 iGp , jGq
(19-8)
3.重心法(Centroid Clustering,仅用于样品聚类):用 X p , X q 分别表示 G p , G q的均值向量(重心),其分量是各个指标类 内均数,类间相似系数计算公式为
以上定义的4种距离适用于定量变量,对于定性变量和有序变 量必须在数量化后方能应用。 5)夹角余弦(相似系数1) : Cxy (1) cos xy cosine
2015-3-1
x y
i i
i i
2 2 x y i i i
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第二节
系统聚类
(hierarchical clustering analysis)
3
2015-3-1
第十九章
聚类分析
聚类分析(Cluster Analysis)是一种探索性分类方法,将没有分类信息的 资料按相近或相似程度分类,原则是距离最近或最相似的聚为一类,使同一 类别内的个体具有尽可能高的同质性,而类别之间则具有尽可能高的异质性。
将随机现象归类(“物以类聚”)的一种多元统计学方法。也称群分析、点 群分析、簇群分析等。
聚类分:在不知道随机现象应分多少类合适的情况下,试图 借助数理统计的方法,用已收集到的资料将研究对象适当归类 的统计学方法。
二者都是研究分类问题的多元统计分析方法。已成为发掘海量 基因信息的首选工具。
2015-3-1 5
聚类分析的用途
临床中医证候的划分
先聚类,然后再利用判别分析进一步研究各个群体之间的 差异。
聚类分析(Cluster Analysis)简介
从Measure框中点击 Interval项的向下箭头, 将出现如左可选项, 从中选一即可。
3) 常用测度(选项说明): a) Euclidean distance:欧氏距离 (二阶Minkowski距离)
d ( x, y) ( xi yi ) 2
i
用途:聚类分析中用得最广泛的距离 但与各变量的量纲有关,未考虑指标间的相关性, 也未考虑各变量方差的不同
二、聚类对象
要做聚类分析,首先得按照我们聚类的目的,从对 象中提取出能表现这个目的的特征指标;然后根据亲 疏程度进行分类。 聚类分析根据分类对象的不同可分为Q型和R型两大类 Q型是对样本进行分类处理,其作用在于: 1. 能利用多个变量对样本进行分类 2. 分类结果直观,聚类谱系图能明确、清楚地表达 其数值分类结果 3. 所得结果比传统的定性分类方法更细致、全面、 合理
作用:变换后的数据最小为0,最大为1,其余在区 间[0,1]内,极差为1,无量纲。
f) Mean of 1
xij * xij x j x 1 ij 若 x j 0 i 1,2, , n j 1,2, , m 若 xj 0
d1 ( x, y) xi yi
i
用途:计算两个向量的绝对值距离
f) Minkowski:明科夫斯基距离
q dq ( x , y ) xi yi i 1/ q
用途:计算两个向量的明科夫斯基距离 f) Customized:自定义距离
q dq ( x , y) xi yi i 1/ r
b) Squared Eucidean distance:平方欧氏距离
d ( x, y) ( xi yi )2
聚类分析clusteranaly课件
其中D.2. 为欧氏距离的平方
J
n.为各类中所含样品数
聚类分析clusteranaly课件 2002年11月
聚类分析clusteranaly课件 2002年11月
(六)可变类平均法
(flexible-beta method)
K
M
L
类平均法的变型
DM 2 J(1)nnM K DK 2JnnM L DL2JDK 2L J 1;SA软 S 件预置 0.25为
选项
人为固定分类数 ANOVA表,初
读写凝聚点 始凝聚点等
聚类分析clusteranaly课件 2002年11月
(二)SAS聚类分析
样品聚类:PROC CLUSTER pseudo
RSQUARE STD METHOD=(AVE, AVERAGE, CEN,
CENTROID, COM, COMPLETE, DEN, DENSITY, EML, FLE, FLEXIBLE, MCQ, MCQUITTY, MED, MEDIAN, SIN,
聚类分析clusteranaly课件
1,通常情况1下 ~0取 之- 间的数
聚类分析clusteranaly课件 2002年11月
(五)类平均法
(average linkage between group)
K
M
L SPSS作为默认方法 ,称为 between-
groups linkage
DM2 J
nK nM
DK2J
nL nM
DL2J
冰柱的方向
聚类分析clusteranaly课件 2002年11月
Method
聚类方法
亲疏关系指标
标准化变换
聚类分析clusteranaly课件
Cluster Analysis of聚类分析-123页PPT精选文档
2 5.2 6.9 3.8 ... 2.9
3 5.8 4.2 3.9 ... 4.4
. . . .. .
. . . ...
. . . . ..
n 6.3 1.6 4.7 ... 2.0
estimated expression levels 4
Microarray Data for Clustering
. . . .. .
. . . ...
. . . . ..
n 6.3 1.6 4.7 ... 2.0
estimated expression levels 6
Clustering: An Example Experiment
• Researchers were interested in studying gene expression patterns in developing soybean seeds.
1
Data for Clustering
attribute object 1 2 3 ... m
1 4.7 3.8 5.9 ... 1.3 2 5.2 6.9 3.8 ... 2.9 3 5.8 4.2 3.9 ... 4.4 . . . .. . . . . ... . . . . .. n 6.3 1.6 4.7 ... 2.0
estimated expression levels 5
Microarray Data for Clustering
samples
attribute
genes
object 1 2 3 ... m
1 4.7 3.8 5.9 ... 1.3
2 5.2 6.9 3.8 ... 2.9
3 5.8 4.2 3.9 ... 4.4
数据挖掘课件-聚类分析Clustering
Worker
remote read, sort
Output File 0
Output File 1
MapReduce: Input & Output
Input: a set of key/value pairs User supplies two functions:
map(k,v) list(k1,v1) reduce(k1, list(v1)) (k1, v2)
When boundaries among clusters are not well separated and ambiguous
26
Fuzzy Clustering--FCM
FCM attempts to find a partition to minimize the cost function.
基于预先设定的种子质量参数
33
早期Bicluster算法局限性
➢ 质量参数不足以度量种子内部对象变化趋势 ➢ 结果随机,不可避免的信息损失 ➢ 穷举可能性,效率差
应用反例:质量参数难以度量变化趋势
34
快速层次式双向聚类算法:QHB
Step 1:计算变化幅度
Original Matrix O
Slope Angle Matrix O’
sequence alignment problem
29
小结: 常用算法复杂度比较
Large-Scale Subspace
30
子空间聚类:基于局部属性
双向聚类:Biclustering
31
为何双向聚类?
对象只在局 部属性上表 现出相关性
32
早期Biclustering算法
1: 随机生成种子
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( X X )( X X ) (X X ) (X X
i i j j 2 i i j
j
)
2
(19-1)
The two variables tend to be more similar when the absolute value increases. Similarly, Spearman rank correlation coefficient can be used to define the similarity coefficient of non-normal variables. But when the variables are all qualitative variables, it’s best to use contingency coefficient.
For example, m refers to the number of variables(i.e. indexes)
while n refers to that of cases(i.e. samples) ,you can do as follows: (1) R-type clustering: also called index clustering. The method to sort the m kinds of indexes, aiming at lowering the
individuals to the correct population.
Clustering Analysis: a statistic method for grouping objects of random kind into respective categories. It’s used when there’s no priori hypotheses, but trying to find the most appropriate sorting method resorting to mathematical statistics and some collected information. It has become the first selected means to uncover great capacity of genetic messages.
The calculation of similarity coefficient between clusters
Each step of hierarchical clustering has to calculate the similarity coefficient among clusters. When there is only one sample or variable in each of the two clusters, the similarity coefficient between them equals to that of the two samples or the two variables, or compute according to section one. When there are more than one sample or variable in each cluster, many kinds of methods can be used to compute similarity coefficient. Just list 5 kinds of methods as follows.G p and Gq refer to the two clusters, which respectively has np or nq kinds of samples or variables.
Discriminant Analysis : having known with certainty to
come from two or more populations, it’s a method to acquire the discriminate model that will allocate further
distance or maximum correlation coefficient) are merged into a new
cluster. Compute the similarity coefficient between the new cluster with other clusters. Repeat step two until all of the samples (or variables) are merged into one cluster.
2. Similarity coefficient commonly used in Q-type clustering : Suppose there are n cases regard as n spots in a m dimensions space, distance between two spots can be used to define similarity coefficient, the two samples tend to be more similar when the distance declines.
(1)Euclidean distance
dij
(X
i
X j )2
(19-3)
(2)Manhattan distance
dij
|X
i
Xj |
(19-4)
(3)Minkowski distance:
dij
q
| XiAbsolute distance refers to Minkowski distance when q=1;Euclidean distance is direct-viewing and simple to compute, but having not regarded the correlated relations among variables. That’s why Manhattan distance was introduced.
The matrix is made up of similarity coefficients between samples (or
variables). Similarity coefficient matrix is a symmetrical matrix. 2)The two clusters with the maximum similarity coefficient( minimum
§ 2 Hierarchical Clustering Analysis
Hierarchical clustering analysis is a most commonly used method to sort out similar samples or variables. The process is as follows: 1)At the beginning, samples(or variables) are regarded respectively as one single cluster, that is, each cluster contains only one sample(or variable). Then work out similarity coefficient matrix among clusters.
(19-6)
When it’s a unit matrix, Mahalanobis distance equals to the square of Euclidean distance.
All of the four distances refer to quantitative variables, for the qualitative variables and ordinal variables, quantization is needed before using.
commonness among them.
The most important thing for both R-type
clustering and Q-type clustering is the
definition of similarity, that is how to
quantify similarity. The first step of
clustering is to define the metric similarity
between two indexes or two samplessimilarity coefficient
§ 1 similarity coefficient
1 similarity coefficient of R-type clustering Suppose there are m kinds of variables: X1,X2,…,Xm. Rtype clustering usually use the absolute value of simple correlation coefficient to define the similarity coefficient among variables:
1.The
maximum similarity coefficient method If there’re respectively np , nq samples(or variables) in cluster Gp and Gq , here’re altogether n p and nq 2 similarity coefficients between the two clusters, but only the maximum is considered as the similarity coefficient of the two clusters.