凡事架不住亲自跑一把——聚类算法篇

最近在看机器学习。想着这那的机器学习算法不就是一个个分类判别算法吗?!但它们大多没能描述清楚内在的结构。就想着,从描述内在结构的角度能不能搞出套算法来。拿二维坐标上的点集分类练练手吧。

首先,看到一堆点集,人是怎么分类的呢?人看到的并不是各个点的坐标,而是它们之间的相互关系(远近)。一个理想的分类算法结束的时候,内部应该有一个结构对应这种关系。

理想的划分至少应该满足这两个条件吧:

  • 群落之间的距离应该尽可能大;
  • 群落内部的距离应该尽可能小;

那么,我们如何定义这些个距离呢?「群落之间的距离」可以定义为:分属不同群落的结点的最短距离。

而「群落内部的距离」暂且先定义为:

我们先只考虑二分的情况,一组划分的得分可以这么定义:

得分越高,应该越接近人的直觉。

但这个问题存在一个问题:当某个集合只有一个点时,根据d_in(S)的定义,其值为零,则V()的值为。这里先略过吧


我们先随机生成 10 个点测试一下:

num. x y
0 0.7250072248113352 0.6918674556852833
1 0.8848755951652081 0.46103430800321377
2 0.25686934593051614 0.3654236509121931
3 0.14727023823421648 0.6484006308621074
4 0.7204948792044977 0.17961644632138496
5 0.8945877982332864 0.4176191979853947
6 0.20413783912899097 0.3999350169560174
7 0.013751428920831588 0.2286960623435942
8 0.9593664284715295 0.5913802576287239
9 0.19519850392723048 0.7646584504057086
测试点集

反正我一眼看上去觉得应该是从中间剖开:(0, 1, 4, 5, 8)一组,(2, 3, 6, 7, 9)一组。

然后我就把这 10 个点所有二分的情况算了一遍,MB! 前五结果如下:

排名 | 得分 | 分组1 | 分组2
-----|----------------------|------------------------
1 | 1.3655563661214813 | 2, 6 | 0, 1, 3, 4, 5, 7, 8, 9
2 | 1.041780761128343 | 1, 5 | 0, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9
3 | 0.9991390772630108 | 0, 1, 4, 5, 8 | 2, 3, 6, 7, 9
4 | 0.8654202725096181 | 3, 9 | 0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8
5 | 0.6481575237761811 | 1, 5, 8 | 0, 2, 3, 4, 6, 7, 9

你知道我的内心有多么崩溃吗?!!!

然后,我又试了下用「各点到质心的距离之和」来替代「群落内部的距离」。结果一个球样

我什么也不想说了……


我怎么会告诉大家之前「想用最小生成树来组织,切掉最远的边」,结果失败了这种事情。

我怎么会告诉大家我连「罗列所有的二分可能」都想了好久,还复习了好一会排列组合这种事情。

我怎么会告诉大家 Ruby 语法忘得干干,各种百度这种事情。

……

手好生啊~~

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