K均值聚类算法的MATLAB实现与实验效果

这份文档包含了用于图像分割的K均值聚类算法的Matlab程序代码。

提供MATLAB实现的K均值聚类算法源码。

Matlab实现的K均值聚类相对简单，适合初学者。

使用Matlab编写了K均值和谱聚类算法的基本实现。数据集包含300个二维坐标点，用于分类和分析比较两种算法的效果和性能。

对于初学者来说，学习聚类算法中的K均值方法，使用matlab进行实现是一个很好的起点。这种方法不仅易于理解，而且在处理各种数据集时表现良好。

该算法使用协方差矩阵计算总类内离散度矩阵，并利用本征分解求取最大特征值对应的特征向量，将原始数据投影到可分类特征空间中。通过排序特征值，选择最大特征值对应的特征向量构成变换矩阵，将原始数据转换到新的特征空间，实现聚类。

output.csv文件包含了586个模型的弹簧刚度数据。通过Matlab中的K均值聚类方法，可以从这些模型中提取出50个代表性的弹簧刚度。README.md文件中提供了如何调整算法以及三种不同的初始聚类质心选择方法的比较结果，分别为k-means++、样本随机选择和均匀随机选择。这些方法对于最终聚类结果的影响显著，但具体的性能差异尚不明确。

输入：- 簇的个数k- 包含n个样本的数据集输出：- 各样本所属的k个簇算法步骤：1. 随机选择k个样本作为初始簇中心2. 循环：1. 将非中心点数据根据与各簇中心的距离划分到最近的簇中2. 在非中心点中随机选择一个样本3. 计算使用该样本代替原簇中心形成新簇的代价4. 如果新簇代价更低，则更新簇中心为该样本重复步骤2直到满足终止条件（如簇中心稳定）

数据聚类探索：K均值与DBSCAN算法解析 本节课将深入探讨预测型数据分析中常用的两种聚类算法：K均值和DBSCAN。 K均值算法 原理讲解：以距离为度量指标，将数据划分到K个簇中，每个簇有一个中心点，称为“质心”。 操作步骤： 随机选择K个初始质心。 计算每个数据点到各个质心的距离，并将其分配到距离最近的质心所在的簇。 重新计算每个簇的质心。 重复步骤2和3，直到质心不再发生变化或达到最大迭代次数。 优缺点分析： 优点：简单易懂，计算速度快。 缺点：需要预先确定K值，对噪声和 outliers 敏感。 DBSCAN算法 原理讲解：基于密度的聚类算法，将高密度区域连接成簇，并识别出低密度区域的噪声点。 操作步骤： 定义两个参数：邻域半径 (eps) 和最小样本数 (MinPts)。 对于每个数据点，计算其 eps 邻域内的样本数。 如果样本数大于等于 MinPts，则该点被标记为核心点，并创建一个新的簇。 将核心点及其邻域内的所有点都分配到同一个簇中。 重复步骤3和4，直到所有点都被访问过。 优缺点分析： 优点：不需要预先确定簇的数量，能够识别任意形状的簇，对噪声不敏感。 缺点：对参数设置敏感，高维数据性能下降。 K均值与DBSCAN算法比较 | 特征 | K均值 | DBSCAN ||---|---|---|| 簇形状 | 凸形 | 任意形状 || 噪声处理 | 敏感 | 不敏感 || 参数设置 | 需要预设K值 | 需要设置 eps 和 MinPts || 计算复杂度 | 低 | 中等 | 聚类算法应用场景 客户细分：根据客户特征进行分组，制定个性化营销策略。 异常检测：识别与正常模式不同的数据点，例如信用卡欺诈检测。 图像分割：将图像划分成不同的区域，例如医学图像分析。