R語言的聚類方法介紹

本篇內容介紹了“R語言的聚類方法介紹”的有關知識，在實際案例的操作過程中，不少人都會遇到這樣的困境，接下來就讓小編帶領大家學習一下如何處理這些情況吧！希望大家仔細閱讀，能夠學有所成！

一、層次聚類

1)距離和相似系數

r語言中使用dist(x, method = “euclidean”,diag = FALSE, upper = FALSE, p = 2)  來計算距離。其中x是樣本矩陣或者數據框。method表示計算哪種距離。method的取值有：

• euclidean 歐幾里德距離，就是平方再開方

• maximum 切比雪夫距離

• manhattan 絕對值距離

• canberra Lance 距離

• minkowski 明科夫斯基距離，使用時要指定p值

• binary 定性變量距離.

定性變量距離： 記m個項目里面的 0:0配對數為m0 ,1:1配對數為m1，不能配對數為m2，距離=m1/(m1+m2);

diag 為TRUE的時候給出對角線上的距離。upper為TURE的時候給出上三角矩陣上的值。

r語言中使用scale(x, center = TRUE, scale = TRUE) 對數據矩陣做中心化和標準化變換。

如只中心化 scale(x,scale=F) ,

r語言中使用sweep(x, MARGIN, STATS, FUN=”-“, …)  對矩陣進行運算。MARGIN為1，表示行的方向上進行運算，為2表示列的方向上運算。STATS是運算的參數。FUN為運算函數，默認是減法。下面利用sweep對矩陣x進行極差標準化變換

有時候我們不是對樣本進行分類，而是對變量進行分類。這時候，我們不計算距離，而是計算變量間的相似系數。常用的有夾角和相關系數。

r語言計算兩向量的夾角余弦：

相關系數用cor函數

2)層次聚類法

層次聚類法。先計算樣本之間的距離。每次將距離最近的點合并到同一個類。然后，再計算類與類之間的距離，將距離最近的類合并為一個大類。不停的合并，直到合成了一個類。其中類與類的距離的計算方法有：最短距離法，最長距離法，中間距離法，類平均法等。比如最短距離法，將類與類的距離定義為類與類之間樣本的最段距離。。。

r語言中使用hclust(d, method = “complete”, members=NULL) 來進行層次聚類。

其中d為距離矩陣。

method表示類的合并方法，有：

• single 最短距離法

• complete 最長距離法

• median 中間距離法

• mcquitty 相似法

• average 類平均法

• centroid 重心法

• ward 離差平方和法

然后可以用rect.hclust(tree, k = NULL, which = NULL, x = NULL, h = NULL,border = 2,  cluster = NULL)來確定類的個數。 tree就是求出來的對象。k為分類的個數，h為類間距離的閾值。border是畫出來的顏色，用來分類的。

二、動態聚類k-means

層次聚類，在類形成之后就不再改變。而且數據比較大的時候更占內存。

動態聚類，先抽幾個點，把周圍的點聚集起來。然后算每個類的重心或平均值什么的，以算出來的結果為分類點，不斷的重復。直到分類的結果收斂為止。r語言中主要使用kmeans(x,  centers, iter.max = 10, nstart = 1,algorithm =c(“Hartigan-Wong”,  “Lloyd”,”Forgy”,  “MacQueen”))來進行聚類。centers是初始類的個數或者初始類的中心。iter.max是***迭代次數。nstart是當centers是數字的時候，隨機集合的個數。algorithm是算法，默認是***個。

使用knn包進行Kmean聚類分析

將數據集進行備份，將列newiris$Species置為空，將此數據集作為測試數據集

在數據集newiris上運行Kmean聚類分析， 將聚類結果保存在kc中。在kmean函數中，將需要生成聚類數設置為

Cluster means: 每個聚類中各個列值生成的最終平均值

Clustering vector: 每行記錄所屬的聚類(2代表屬于第二個聚類，1代表屬于***個聚類，3代表屬于第三個聚類)

Within cluster sum of squares by cluster: 每個聚類內部的距離平方和

(between_SS / total_SS = 88.4 %)  組間的距離平方和占了整體距離平方和的的88.4%，也就是說各個聚類間的距離做到了***

Available components: 運行kmeans函數返回的對象所包含的各個組成部分

(“cluster”是一個整數向量，用于表示記錄所屬的聚類

“centers”是一個矩陣，表示每聚類中各個變量的中心點

“totss”表示所生成聚類的總體距離平方和

“withinss”表示各個聚類組內的距離平方和

“tot.withinss”表示聚類組內的距離平方和總量

“betweenss”表示聚類組間的聚類平方和總量

“size”表示每個聚類組中成員的數量)

創建一個連續表,在三個聚類中分別統計各種花出現的次數

根據***的聚類結果畫出散點圖，數據為結果集中的列”Sepal.Length”和”Sepal.Width”，顏色為用1，2，3表示的缺省顏色

在圖上標出每個聚類的中心點

三、DBSCAN

動態聚類往往聚出來的類有點圓形或者橢圓形。基于密度掃描的算法能夠解決這個問題。思路就是定一個距離半徑，定最少有多少個點，然后把可以到達的點都連起來，判定為同類。在r中的實現

其中eps是距離的半徑，minpts是最少多少個點。 scale是否標準化(我猜) ,method  有三個值raw,dist,hybird,分別表示，數據是原始數據避免計算距離矩陣，數據就是距離矩陣，數據是原始數據但計算部分距離矩陣。showplot畫不畫圖，0不畫，1和2都畫。countmode，可以填個向量，用來顯示計算進度。用鳶尾花試一試

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