python+sklearn实现均值漂移算法

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均值漂移算法

  首先嘉定样本空间中的每个聚类均服从某种已知的概率分布规则, 然后用不同的概率密度函数拟合样本中的统计直方图, 不断移动密度函数的中心位置, 直到获得最佳拟合效果为止.这些概率密度函数的峰值点就是聚类的中心, 再根据每个样本距离各个中心的距离, 选择最近的聚类中心所属的类别作为该样本的类别.

均值漂移算法的特点:

1. 聚类数不必事先已知, 算法会自动识别出统计直方图的中心数量.
2. 聚类中心不依据于最初假定, 聚类划分的结果相对稳定.
3. 样本空间应该服从某种概率分布规则, 某则算法的准确性将会大打折扣.

均值漂移相关的API:

# x: 输入 n_samples: 样本数量
# quantile: 量化宽度 (直方图一条的宽度)
bw = sc.estimate_bandwidth(
    x, n_samples=len(x), quantile=0.1)
# 构建均值漂移模型
model = sc.MeanShift(bandwidth=bw)

案例: multiple3.txt

"""
demo05_meanshift.py 均值漂移
"""
import numpy as np
import sklearn.cluster as sc
import matplotlib.pyplot as mp

x = np.loadtxt('../ml_data/multiple3.txt', 
	delimiter=',')

# 均值漂移实现聚类划分

bw = sc.estimate_bandwidth(
	x, n_samples=len(x), quantile=0.2)
model = sc.MeanShift(bandwidth=bw)

model.fit(x)
centers = model.cluster_centers_
print(centers)
pred_y = model.predict(x)
# 划分聚类边界
l, r = x[:, 0].min()-1, x[:, 0].max()+1
b, t = x[:, 1].min()-1, x[:, 1].max()+1
n = 500
grid_x, grid_y = np.meshgrid(
	np.linspace(l, r, n),
	np.linspace(b, t, n))
mesh_x = np.column_stack((grid_x.ravel(), 
	grid_y.ravel()))
pred_mesh_y = model.predict(mesh_x)
grid_z = pred_mesh_y.reshape(grid_x.shape)

mp.figure('MeanShift', facecolor='lightgray')
mp.title('MeanShift', fontsize=16)
mp.xlabel('X',fontsize=14)
mp.ylabel('Y',fontsize=14)
mp.tick_params(labelsize=10)
mp.pcolormesh(grid_x,grid_y,grid_z,cmap='gray')
mp.scatter(x[:,0], x[:,1], c=pred_y, cmap='jet',
		label='points')
# 绘制聚类中心点
mp.scatter(centers[:,0], centers[:,1],
	marker='+', s=230, c='orangered')
mp.legend()
mp.show()

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