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用matlab做聚类分析

2013年10月24日 ⁄ 综合 ⁄ 共 3327字 ⁄ 字号 评论关闭

说明:如果是要用matlab做kmeans聚类分析,直接使用函数kmeans即可。使用方法:kmeans(输入矩阵,分类个数k)。

 

转载一:

MATLAB提供了两种方法进行聚类分析:

1、利用
clusterdata 函数对数据样本进行一次聚类,这个方法简洁方便,其特点是使用范围较窄,不能由用户根据自身需要来设定参数,更改距离计算方法;

2、分步聚类:(
1)用
pdist函数计算变量之间的距离,找到数据集合中两辆变量之间的相似性和非相似性;(
2)用
linkage函数定义变量之间的连接;(
3)用
cophenetic函数评价聚类信息;(
4)用
cluster函数进行聚类。

下边详细介绍两种方法:

1、一次聚类

Clusterdata函数可以视为
pdist
linkage
cluster的综合,一般比较简单。


clusterdata函数:

调用格式:
T=clusterdata(X,cutoff)     

                      等价于Y=pdist(X,’euclid’); Z=linkage(Y,’single’); T=cluster(Z,cutoff) 

2、分步聚类


1)求出变量之间的相似性


pdist函数计算出相似矩阵,有多种方法可以求距离,若此前数据还未无量纲化,则可用
zscore函数对其标准化


pdist函数:
调用格式:
Y=pdist(X,’metric’)

 说明:
X
M*N矩阵,为由
M个样本组成,每个样本有
N个字段的数据集

        metirc取值为:’
euclidean’:欧氏距离(默认)
‘seuclidean’:标准化欧氏距离;
‘mahalanobis’:马氏距离

pdist生成一个
M*(M-1)/2个元素的行向量,分别表示
M个样本两两间的距离。这样可以缩小保存空间,不过,对于读者来说却是不好操作,因此,若想简单直观的表示,可以用
squareform函数将其转化为方阵,其中
x(i,j)表示第
i个样本与第
j个样本之的距离,对角线均为
0.


2)用
linkage函数来产生聚类树


linkage函数:
调用格式:
Z=linkage(Y,’method’)

说明:
Y
pdist函数返回的
M*(M-1)/2个元素的行向量,

  method可取值:
‘single’:最短距离法(默认);
’complete’:最长距离法;

                                  ‘average’:未加权平均距离法;
’weighted’:加权平均法

                                 ‘centroid’
质心距离法;
      ‘median’:加权质心距离法;

                                 ‘ward’:内平方距离法(最小方差算法

返回的
Z为一个
(M-1)*3的矩阵,其中前两列为索引标识,表示哪两个序号的样本可以聚为同一类,第三列为这两个样本之间的距离。另外,除了
M个样本以外,对于每次新产生的类,依次用
M+1
M+2
来标识。

为了表示
Z矩阵,我们可以用更直观的聚类数来展示,
方法为:
dendrogram(Z), 产生的聚类数是一个
n型树,最下边表示样本,然后一级一级往上聚类,最终成为最顶端的一类。纵轴高度代表距离列。

         另外,还可以设置聚类数最下端的样本数,默认为
30,可以根据修改
dendrogram(Z,n)参数
n来实现,
1<n<M
dendrogram(Z,0)则表
n=M的情况,显示所有叶节点。


3)用
cophenetic函数评价聚类信息


cophenet函数:  
调用格式:
c=cophenetic(Z,Y)

  说明:利用
pdist函数生成的
Y
linkage函数生成的
Z计算
cophenet相关系数。】

cophene检验一定算法下产生的二叉聚类树和实际情况的相符程度
,就是检测二叉聚类树中各元素间的距离和
pdist计算产生的实际的距离之间有多大的相关性,另外也可以用
inconsistent表示量化某个层次的聚类上的节点间的差异性。


4)最后,用
cluster进行聚类,返回聚类列。

 

 

  转载二:

Matlab
提供了两种方法进行聚类分析。

一种是利用 clusterdata
函数对样本数据进行一次聚类,其缺点为可供用户选择的面较窄,不能更改距离的计算方法;

另一种是分步聚类:(1
)找到数据集合中变量两两之间的相似性和非相似性,用pdist
函数计算变量之间的距离;(2
)用 linkage
函数定义变量之间的连接;(3
)用 cophenetic
函数评价聚类信息;(4
)用cluster
函数创建聚类。

1

Matlab
中相关函数介绍

1.1  pdist
函数

调用格式:Y=pdist(X,’metric’)

说明:用 ‘metric’
指定的方法计算 X
数据矩阵中对象之间的距离。

X
:一个m
×n
的矩阵,它是由m
个对象组成的数据集,每个对象的大小为n

metric’
取值如下:

‘euclidean’
:欧氏距离(默认);‘seuclidean’
:标准化欧氏距离;

‘mahalanobis’
:马氏距离;‘cityblock’
:布洛克距离;

‘minkowski’
:明可夫斯基距离;‘cosine’

‘correlation’
                ‘hamming’

‘jaccard’
                   ‘chebychev’
Chebychev
距离。

1.2  squareform
函数

    
调用格式:Z=squareform(Y,..)

    
说明: 
强制将距离矩阵从上三角形式转化为方阵形式,或从方阵形式转化为上三角形式。

1.3  linkage
函数

调用格式:Z=linkage(Y,’method’)

   
明:用‘method
’参数指定的算法计算系统聚类树。

   Y
pdist
函数返回的距离向量;

   method
:可取值如下:

  ‘single’
:最短距离法(默认);  ‘complete’
:最长距离法;

average
’:未加权平均距离法; 
weighted
’: 加权平均法;

‘centroid’
:质心距离法;      ‘median’
:加权质心距离法;

‘ward’
:内平方距离法(最小方差算法)

返回:Z
为一个包含聚类树信息的(m-1
)×3
的矩阵。

1.4  dendrogram
函数

调用格式:[H
T
…]=dendrogram(Z,p
…)

说明:生成只有顶部p
个节点的冰柱图(谱系图)。

1.5  cophenet
函数

调用格式:c=cophenetic(Z,Y)

说明:利用pdist
函数生成的Y
linkage
函数生成的Z
计算cophenet
相关系数。

1.6  cluster
函数

调用格式:T=cluster(Z,…)

说明:根据linkage
函数的输出Z
创建分类。

1.7  clusterdata
函数

调用格式:T=clusterdata(X,…)

说明:根据数据创建分类。

T=clusterdata(X,cutoff)
与下面的一组命令等价:

Y=pdist(X,’euclid’);

Z=linkage(Y,’single’);

T=cluster(Z,cutoff);

2. Matlab

程序

2.1

一次聚类法

X=[11978 12.5 93.5 31908;…;57500 67.6 238.0 15900];

T=clusterdata(X,0.9)

2.2 

分步聚类

Step1 
寻找变量之间的相似性

pdist
函数计算相似矩阵,有多种方法可以计算距离,进行计算之前最好先将数据用zscore
函数进行标准化。

X2=zscore(X);  %
标准化数据

Y2=pdist(X2);  %
计算距离

Step2   
定义变量之间的连接

Z2=linkage(Y2);

Step3 
评价聚类信息

  
C2=cophenet(Z2,Y2);       //0.94698

Step4
创建聚类,并作出谱系图

     T=cluster(Z2,6);

     H=dendrogram(Z2);

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