14聚類演算法-程式碼案例六-譜聚類(SC)演算法案例
需求 使用scikit的相關API建立模擬資料,然後使用譜聚類演算法進行資料聚類操作,並比較演算法在不同引數情況下的聚類效果。
相關API:https://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.cluster.SpectralClustering.html
常規操作:
import numpy as np
import matplotlib as mpl
import matplotlib.pyplot as plt
import sklearn.datasets as ds
import matplotlib.colors
import warnings
from sklearn.cluster import SpectralClustering#引入譜聚類
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from sklearn.metrics import euclidean_distances
## 設定屬性防止中文亂碼及攔截異常資訊
mpl.rcParams[`font.sans-serif`] = [u`SimHei`]
mpl.rcParams[`axes.unicode_minus`] = False
warnings.filterwarnings(`ignore`, category=FutureWarning)
1、建立模擬資料
N = 1000
centers = [[1, 2], [-1, -1], [1, -1], [-1, 1]]
#符合高斯分佈的資料集
data1, y1 = ds.make_blobs(N, n_features=2, centers=centers,
cluster_std=(0.75,0.5,0.3,0.25), random_state=0)
data1 = StandardScaler().fit_transform(data1)
dist1 = euclidean_distances(data1, squared=True)
2、 資料2 – 圓形資料集
t = np.arange(0, 2 * np.pi, 0.1)
data2_1 = np.vstack((np.cos(t), np.sin(t))).T
data2_2 = np.vstack((2*np.cos(t), 2*np.sin(t))).T
data2_3 = np.vstack((3*np.cos(t), 3*np.sin(t))).T
data2 = np.vstack((data2_1, data2_2, data2_3))
y2 = np.vstack(([0] * len(data2_1), [1] * len(data2_2), [2] * len(data2_3)))
datasets = [(data1, y1), (data2, y2.ravel())]
def expandBorder(a, b):
d = (b - a) * 0.1
return a-d, b+d
3、畫圖
colors = [`r`, `g`, `b`, `y`]
cm = mpl.colors.ListedColormap(colors)
for i,(X, y) in enumerate(datasets):
x1_min, x2_min = np.min(X, axis=0)
x1_max, x2_max = np.max(X, axis=0)
x1_min, x1_max = expandBorder(x1_min, x1_max)
x2_min, x2_max = expandBorder(x2_min, x2_max)
n_clusters = len(np.unique(y))
plt.figure(figsize=(12, 8), facecolor=`w`)
plt.suptitle(u`譜聚類--資料%d` % (i+1), fontsize=20)
plt.subplots_adjust(top=0.9,hspace=0.35)
#譜聚類的建模
gamma_list = [0.1,5,10]
nclusters = [4,3]
for i, ncluster in enumerate(nclusters):
for j,gamma_value in enumerate(gamma_list):
spectral = SpectralClustering(n_clusters=ncluster,
gamma = gamma_value, affinity=`laplacian`,assign_labels=`kmeans`)
y_hat = spectral.fit_predict(X)
unique_y_hat = np.unique(y_hat)
## 開始畫圖
plt.subplot(2,3,j+1)
for k, col in zip(unique_y_hat, colors):
cur = (y_hat == k)
plt.scatter(X[cur, 0], X[cur, 1], s=40, c=col, edgecolors=`k`)
plt.xlim((x1_min, x1_max))
plt.ylim((x2_min, x2_max))
plt.grid(True)
plt.title(`$gamma$ = %.2f ,聚類簇數目:%d` % (gamma_value, n_clusters),
fontsize=16)
plt.subplot(234)
plt.scatter(X[:, 0], X[:,1], c=y, s=30, cmap=cm, edgecolors=`none`)
plt.xlim((x1_min, x1_max))
plt.ylim((x2_min, x2_max))
plt.title(`原始資料,聚類簇數目:%d` % len(np.unique(y)))
plt.grid(True)
plt.show()
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