聚类--K均值算法：自主实现与sklearn.cluster.KMeans调用
1.用python实现K均值算法
K-means是一个反复迭代的过程，算法分为四个步骤：
（x,k,y)
1） 选取数据空间中的K个对象作为初始中心，每个对象代表一个聚类中心；
def initcenter(x, k): kc
2） 对于样本中的数据对象，根据它们与这些聚类中心的欧氏距离，按距离最近的准则将它们分到距离它们最近的聚类中心（最相似）所对应的类；
def nearest(kc, x[i]): j
def xclassify(x, y, kc):y[i]=j
import numpy as np
x = np.random.randint(1,100,20)#产生的20个一到一百的随机整数
y = np.zeros(20)
k = 3
print(x)
print(y)
def initcenter(x,k):#初始化聚类中心数组
return x[0:k].reshape(k)
kc = initcenter(x,k)
print(kc)
def nearest(kc, i):#定义函数求出kc与i之差最小的数的坐标
d = (abs(kc - i))
w = np.where(d == np.min(d))
return w[0][0]
# print(nearest(kc,66))
# for i in range(x.shape[0]):
# y[i] = nearest(kc,x[i])
# print(y)
def xclassify(x, y, kc):#按距离最近的准则将它们分到距离它们最近的聚类中心（最相似）所对应的类
for i in range(x.shape[0]):
y[i] = nearest(kc,x[i])
return y
y = xclassify(x,y,kc)
print(x)
print(y)
3） 更新聚类中心：将每个类别中所有对象所对应的均值作为该类别的聚类中心，计算目标函数的值；
def kcmean(x, y, kc, k):
4） 判断聚类中心和目标函数的值是否发生改变，若不变，则输出结果，若改变，则返回2）。
while flag:
y = xclassify(x, y, kc)
kc, flag = kcmean(x, y, kc, k)
def kcmean(x, y, kc, k):#更新聚类中心：将每个类别中所有对象所对应的均值作为该类别的聚类中心，计算目标函数的值
l = list(kc)
flag = False
for c in range(k):
m = np.where(y == c)
n = np.mean(x[m])
if l[c] != n:
l[c] = n
flag = True # 聚类中心发生变化
print(l, flag)
return (np.array(l), flag)
k = 3
kc = initcenter(x, k)
flag = True
print(x, y, kc, flag)
while flag:# 判断聚类中心和目标函数的值是否发生改变，若不变，则输出结果，若改变，则返回2
y = xclassify(x, y, kc)
kc, flag = kcmean(x, y, kc, k)
print(y, kc, type(kc))
print(x, y)
import matplotlib.pyplot as plt
plt.scatter(x, x, c=y, s=50, cmap='rainbow',marker='*');
plt.show()
2. 鸢尾花花瓣长度数据做聚类并用散点图显示。
3. 用sklearn.cluster.KMeans，鸢尾花花瓣长度数据做聚类并用散点图显示.
4. 鸢尾花完整数据做聚类并用散点图显示.
# 鸢尾花花瓣长度数据做聚类并用散点图显示。
import numpy as np
from sklearn.datasets import load_iris
iris = load_iris()
x = iris.data[:, 2]
y = np.zeros(150)
def initcenter(x, k): # 初始聚类中心数组
return x[:k]
def nearest(kc, i): # 数组中的值，与聚类中心最小距离所在类别的索引号
d = (abs(kc - i))
w = np.where(d == np.min(d))
return w[0][0]
def xclassify(x, y, kc):
for i in range(x.shape[0]): # 对数组的每个值进行分类，shape[0]读取矩阵第一维度的长度
y[i] = nearest(kc, x[i])
return y
def kcmean(x, y, kc, k): # 计算各聚类新均值
l = list(kc)
flag = False
for c in range(k):
print(c)
m = np.where(y == c)
if len(m) == 1:
n = x[c]
else:
n = np.mean(x[m])
if l[c] != n:
l[c] = n
flag = True # 聚类中心发生变化
print(l, flag)
return (np.array(l), flag)
k = 3
kc = initcenter(x, k)
flag = True
print(x, y, kc, flag)
# 判断聚类中心和目标函数的值是否发生改变，若不变，则输出结果，若改变，则返回2
while flag:
y = xclassify(x, y, kc)
kc, flag = kcmean(x, y, kc, k)
print(y, kc, type(kc))
print(x, y)
import matplotlib.pyplot as plt
plt.scatter(x, x, c=y, s=50, cmap="rainbow",marker='*');
plt.show()
#用sklearn.cluster.KMeans，鸢尾花花瓣长度数据做聚类并用散点图显示，鸢尾花完整数据做聚类并用散点图显示。
from sklearn.cluster import KMeans
import numpy as np
from sklearn.datasets import load_iris
import matplotlib.pyplot as plt
data = load_iris()
iris = data.data
petal_len = iris[:,2:3]
print(petal_len)
k_means = KMeans(n_clusters=3) #三个聚类中心
result = k_means.fit(petal_len) #Kmeans自动分类
kc = result.cluster_centers_ #自动分类后的聚类中心
y_means = k_means.predict(petal_len) #预测Y值
plt.scatter(petal_len,np.linspace(1,150,150),c=y_means,marker='+')
plt.show()
#4. 鸢尾花完整数据做聚类并用散点图显示.
from sklearn.cluster import KMeans
import numpy as np
from sklearn.datasets import load_iris
import matplotlib.pyplot as plt
data = load_iris()
iris = data.data
petal_len = iris
print(petal_len)
k_means = KMeans(n_clusters=3) #三个聚类中心
result = k_means.fit(petal_len) #Kmeans自动分类
kc = result.cluster_centers_ #自动分类后的聚类中心
y_means = k_means.predict(petal_len) #预测Y值
plt.scatter(petal_len[:,0],petal_len[:,2],c=y_means,marker='x')
plt.show()
