1 基于概率模型的聚类
例子:
a.评论产品,一个评论可能设计多种产品,如一个评论谈论摄像机与计算机的兼容性,怎么办?该评论与这两个簇相关,而并不互斥地属于任何一个簇。
b.用户在购买商品时,检索的信息中既订购了一部数据相机,并且同时比较了多种笔记本电脑,怎么办?这种会话应该在某种程度上数据这两个簇。
1.1 模糊簇
这节的例子还不错。
1.2 基于概率模型的聚类
对象以概率的方法参与多个簇。
混合模型假定观测对象集是来自多个概率簇的实例的混合。
以单变量高斯混合模型为例,假定每个簇的概率密度函数都服从一维高斯分布。每个簇都有相同的概率,使用单变量高斯混合模型的基于概率模型的聚类分析任务是推断,使得下式最大化:
1.3 期望最大化算法——EM算法(结合之前的笔记)
结合之前的K-means方法:
如何把EM算法应用于之前的高斯混合模型呢?
2 聚类高维数据
2.1 聚类高维数据:问题、挑战和主要方法
挑战:
a.数据空间常常太大;
b.不仅需要发现簇,还需要对每个簇找出显露该簇的属性值
2.2 子空间聚类方法
a.子空间搜索方法
b.基于相关性的聚类方法
eg.PCA——主成份分析
c.双聚类方法
2.3 双聚类
1 应用实例
所谓的双聚类就是指对象和属性以对称的方式定义,其中数据分析设计搜索矩阵,寻找作为簇的唯一模式的子矩阵。
推荐系统的例子比较好理解:
2 双簇的类型
双簇:一个子矩阵,其中横纵两维都遵循一致的模式,我们可以基于这种模式定义不同双簇的类型:
a.具有常数值的双簇;
b.行上/列上具有常数值的双簇;
c.具有相干值的双簇;
3 双聚类方法
2.4 维规约方法和谱聚类
构造一个新的空间
谱聚类的一般框架:
3 聚类图和网络数据
3.1 应用与挑战
3.2 相似性度量
a.测地距——离心率计算
b.SimRank:基于随机游走和结构情境的相似性
直观意义:图中两个顶点是相似的,如果它们与相似的顶点相链接。为了度量这种相似性,我们需要定义个体的领域的概念,包括入领域和出领域。
3.3 图聚类方法
最小割:
最小割未必导致好的聚类。割的稀疏性定义:
聚类的模块性定义——用于评估聚类的质量
图聚类问题都可以看作在图中找最好的割,如最稀疏的割。挑战:
a.高计算开销;
b.复杂的图;
c.高维性;
d.稀疏性;
解决方法:
a.使用聚类高维数据的方法;
使用相似性度量,从图中提取出相似度矩阵,在相似度矩阵上使用一般的聚类方法发现簇。许多情况下,一旦得到相似度矩阵,就可以使用谱聚类方法。谱聚类可以逼近最优图割解。
b.专门为图聚类设计的方法;
搜索图,找出梁联通的成份作为簇。以SCAN(Structrue Clustering Algorithm for Networks , 网络的结构聚类算法)方法为例:
SCAN用规范化的公共领域大小来度量两个顶点u,v之间的相似性:
SCAN算法:
SCAN的一个优点:时间复杂性关于边数是线性的。在大的稀疏图上,边数与顶点数在同一数量级。因此,在大型图上,SCAN可望具有好的可伸缩性。
4 具有约束的聚类
4.1 约束的分类
4.2 具有约束的聚类方法
a.处理硬性约束:
Ⅰ.对必须联系约束产生超实例;
Ⅱ.进行修改后的k-均值聚类,在聚类的过程中,在保证不违反约束的前提下,寻求最优。
b.处理软性约束:(优化问题,总体目标函数是聚类质量得分和罚得分的组合)
Ⅰ.违反必须联系的罚;
Ⅱ.违反不能联系的罚。
c.加快约束聚类的速度
Ⅰ.首先聚集到一些微簇中:划分三角--->把同一个三角形中相似的点聚集到微簇中--->执行预计算来构造两种基于最短路径计算的连接索引