C++聚類算法中的多核學習方法

在C++中實現聚類算法的多核學習方法，可以利用多核處理器的能力來加速計算。以下是一個使用C++和Intel Threading Building Blocks (TBB)庫實現的多核K-means聚類算法的示例：

首先，確保已經安裝了Intel TBB庫。然后，創建一個名為multicore_kmeans.cpp的文件，并在其中添加以下代碼：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <tbb/tbb.h>
#include <tbb/blocked_range.h>
#include <tbb/parallel_for.h>
#include <cmath>
#include <random>
#include <algorithm>

struct Point {
    double x, y;
};

double distance(const Point& a, const Point& b) {
    return std::sqrt(std::pow(a.x - b.x, 2) + std::pow(a.y - b.y, 2));
}

int main() {
    std::vector<Point> points = {{1, 1}, {1, 2}, {2, 1}, {2, 2}, {3, 3}, {3, 4}};
    int num_clusters = 2;
    int num_iterations = 100;

    std::random_device rd;
    std::mt19937 gen(rd());
    std::uniform_int_distribution<> dis(0, points.size() - 1);

    std::vector<Point> centroids(num_clusters);
    tbb::parallel_for(tbb::blocked_range<size_t>(0, num_clusters),
        [&](const tbb::blocked_range<size_t>& range) {
            size_t index = range.begin();
            for (; index != range.end(); ++index) {
                centroids[index] = points[dis(gen)];
            }
        });

    for (int iteration = 0; iteration < num_iterations; ++iteration) {
        std::vector<Point> clusters(num_clusters);

        tbb::parallel_for(tbb::blocked_range<size_t>(0, points.size()),
            [&](const tbb::blocked_range<size_t>& range) {
                size_t index = range.begin();
                for (; index != range.end(); ++index) {
                    double min_dist = std::numeric_limits<double>::max();
                    int closest_cluster = -1;

                    for (int i = 0; i < num_clusters; ++i) {
                        double dist = distance(points[index], centroids[i]);
                        if (dist < min_dist) {
                            min_dist = dist;
                            closest_cluster = i;
                        }
                    }

                    clusters[closest_cluster].push_back(points[index]);
                }
            });

        bool converged = true;
        for (int i = 0; i < num_clusters; ++i) {
            if (clusters[i].size() > 1) {
                double new_centroid = std::accumulate(clusters[i].begin(), clusters[i].end(), Point{0, 0},
                    [](const Point& a, const Point& b) { return Point{a.x + b.x, a.y + b.y}; });
                new_centroid.x /= clusters[i].size();
                new_centroid.y /= clusters[i].size();

                if (distance(centroids[i], new_centroid) > 1e-6) {
                    converged = false;
                    centroids[i] = new_centroid;
                }
            }
        }

        if (converged) {
            break;
        }
    }

    for (const auto& cluster : clusters) {
        std::cout << "Cluster: ";
        for (const auto& point : cluster) {
            std::cout << "(" << point.x << ", " << point.y << ") ";
        }
        std::cout << std::endl;
    }

    return 0;
}

這個示例使用了Intel TBB庫來并行化K-means算法的計算。首先，隨機選擇初始質心，然后使用TBB并行計算每個點到各個質心的距離，并將點分配到最近的質心。接下來，使用TBB并行計算每個簇的新質心，并檢查是否收斂。如果收斂，則輸出最終的簇；否則，繼續迭代。

要編譯此程序，請使用以下命令：

g++ multicore_kmeans.cpp -o multicore_kmeans -ltbb

然后運行生成的可執行文件：

./multicore_kmeans

這將輸出聚類結果。請注意，這個示例僅用于演示目的，實際應用中可能需要根據具體需求進行調整。