利用python的KMeans和PCA包實現聚類演算法

ii_chengzi發表於2019-09-15

題目: 透過給出的駕駛員行為資料(trip.csv),對駕駛員不同時段的駕駛型別進行聚類,聚成普通駕駛型別,激進型別和超冷靜型3類 。 利用Python的scikit-learn包中的Kmeans演算法進行聚類演算法的應用練習。並利用scikit-learn包中的PCA演算法來對聚類後的資料進行降維,然後畫圖展示出聚類效果。透過調節聚類演算法的引數,來觀察聚類效果的變化,練習調參。

資料介紹: 選取某一個駕駛員的經過處理的資料集trip.csv,將該駕駛人的各個時間段的特徵進行聚類。(注:其中的driver 和trip_no 不參與聚類)

欄位介紹: driver :駕駛員編號;trip_no:trip編號;v_avg:平均速度;v_var:速度的方差;a_avg:平均加速度;a_var:加速度的方差;r_avg:平均轉速;r_var:轉速的方差; v_a:速度level為a時的時間佔比(同理v_b , v_c , v_d ); a_a:加速度level為a時的時間佔比(同理a_b, a_c); r_a:轉速level為a時的時間佔比( r_b, r_c)

聚類演算法要求

(1)統計各個類別的數目

(2)找出聚類中心

(3)將每條資料聚成的類別(該列命名為jllable )和原始資料集進行合併,形成新的dataframe,命名為new_df ,並輸出到本地,命名為new_df.csv。

降維演算法要求:

(1)將用於聚類的資料的特徵的維度降至2維,並輸出降維後的資料,形成一個dataframe名字new_pca

(2)畫圖來展示聚類效果(可用如下程式碼):

 import matplotlib.pyplot asplt

   d = new_pca[new_df['jllable'] == 0]

   plt.plot(d[0], d[1], 'r.')

   d = new_pca[new_df['jllable'] == 1]

   plt.plot(d[0], d[1], 'go')

   d = new_pca[new_df['jllable'] == 2]

   plt.plot(d[0], d[1], 'b*')

   plt.gcf().savefig('D:/workspace/python/Practice/ddsx/kmeans.png')

   plt.show()

 

python實現程式碼如下:

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from  sklearn.cluster  import  KMeans
from  sklearn.decomposition  import  PCA
import  pandas as pd
import  numpy as np
import  matplotlib.pyplot as plt
 
df = pd.read_csv( 'trip.csv' , header = 0 , encoding = 'utf-8' )
df1 = df.ix[:, 2 :]
kmeans  =  KMeans(n_clusters = 3 , random_state = 10 ).fit(df1)
df1[ 'jllable' ] = kmeans.labels_
df_count_type = df1.groupby( 'jllable' ). apply (np.size)
   
##各個類別的數目
df_count_type
##聚類中心
kmeans.cluster_centers_
##新的dataframe,命名為new_df ,並輸出到本地,命名為new_df.csv。
new_df = df1[:]
new_df
new_df.to_csv( 'new_df.csv' )
 
##將用於聚類的資料的特徵的維度降至2維,並輸出降維後的資料,形成一個dataframe名字new_pca
pca  =  PCA(n_components = 2 )
new_pca  =  pd.DataFrame(pca.fit_transform(new_df))
 
##視覺化
=  new_pca[new_df[ 'jllable' = =  0 ]
plt.plot(d[ 0 ], d[ 1 ],  'r.' )
=  new_pca[new_df[ 'jllable' = =  1 ]
plt.plot(d[ 0 ], d[ 1 ],  'go' )
=  new_pca[new_df[ 'jllable' = =  2 ]
plt.plot(d[ 0 ], d[ 1 ],  'b*' )
plt.gcf().savefig( 'kmeans.png' )
plt.show()

 

執行結果如下:

    ##各個類別的數目

    ##聚類中心

    ##新的dataframe,命名為new_df ,並輸出到本地,命名為new_df.csv。

 

    ##視覺化------kmeans.png

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