• 【读书笔记-数据挖掘概念与技术】高级聚类分析


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    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。

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    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image,使得下式最大化:

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    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:

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                 如何把EM算法应用于之前的高斯混合模型呢?

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    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

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    2.2   子空间聚类方法

            a.子空间搜索方法

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            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:

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    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;

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                       b.行上/列上具有常数值的双簇;

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                       c.具有相干值的双簇;

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                       d.行上/列上相干演变的双簇;image

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    3   双聚类方法

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    2.4   维规约方法和谱聚类

                     构造一个新的空间

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                             谱聚类的一般框架:

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    3   聚类图和网络数据

    3.1   应用与挑战

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    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

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              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,包括入领域出领域

            入领域:image

            出领域:image

             相似度:image

             simrank:image

    3.3   图聚类方法

                最小割:

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                       最小割未必导致好的聚类。割的稀疏性定义:

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                      聚类的模块性定义——用于评估聚类的质量

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                    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:

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                      SCAN算法:

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                       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

     

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    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

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