一种基于共享近邻亲和度的聚类算法

为解决密度聚类算法在处理高维和多密度数据集时聚类结果不精确的问题,提出一种基于共享近邻亲和度（SNNA）的聚类算法。该算法引入[k]近邻和共享近邻,定义共享近邻亲和度作为对象的局部密度度量。算法首先根据亲和度来提取核心点,然后利用广度优先搜索算法对核心点进行聚类,最后对非核心点进行指派即完成整个数据集的聚类。实验结果表明,该算法能够发现任意形状、大小、密度的聚类;与同类算法相比,SNNA算法在处理高维数据时具有较高的聚类准确率。     

面向高维的共享近邻聚类内部指标

针对因使用基于距离的相似性度量,传统聚类内部指标随着数据维数的增加而性能下降的问题,提出了一种基于共享近邻相似度的聚类内部指标.首先,利用共享近邻相似度和k最近邻(kNN)方法,估计数据点的密度,构建融合密度的共享近邻相似度图.然后,根据融合密度的共享近邻相似度图,利用最大流算法,计算出类内相似度和类间分离度,并结合两者计算出聚类内部指标.通过对人工数据集和真实数据集的测试表明,与9个基于距离的传统聚类内部指标相比,该指标能更准确评估数据集的最佳划分和预测数据集的最佳类数.因此,该指标处理复杂类结构和高维数据的能力优于所对比的其他聚类内部指标.     

基于共享近邻相似度的密度峰聚类算法

密度峰聚类是一种基于密度的高效聚类方法,但存在对全局参数d_c敏感和需要人工干预决策图进行聚类中心选择的缺陷。针对上述问题,提出了一种基于共享近邻相似度的密度峰聚类算法。首先,该算法结合欧氏距离和共享近邻相似度进行样本局部密度的定义,避免了原始密度峰聚类算法中参数d_c的设置;其次,优化聚类中心的选择过程,能够自适应地进行聚类中心的选择;最后,将样本分配至距其最近并拥有较高密度的样本所在的簇中。实验结果表明,在UCI数据集和模拟数据集上,该算法与原始的密度峰聚类算法相比,准确率、标准化互信息（NMI）和F-Measure指标分别平均提高约22.3%、35.7%和16.6%。该算法能有效地提高聚类的准确性和聚类结果的质量。     

基于共享近邻的自适应谱聚类

谱聚类是一种极具竞争力的聚类算法.相似度定义对谱聚类算法的性能有至关重要的影响.本文用两点的共享近邻数目表征局部密度,从而获知隐含的簇结构信息.将这一信息与自调节的高斯核函数结合,提出了基于共享近邻的自适应相似度及相应的谱聚类算法.它满足聚类假设的要求,具有局部密度的自适应性,能有效识别数据点之间的内在联系.典型人工和真实数据集上的实验结果证明了算法的有效性.     

基于相对密度和流形上k近邻的聚类算法

针对传统的基于欧氏距离的相似性度量不能完全反映复杂结构的数据分布特性的问题,提出了一种基于相对密度和流形上k近邻的聚类算法。基于能描述全局一致性信息的流形距离,及可体现局部相似性和紧密度的k近邻概念,通过流形上k近邻相似度度量数据对象间的相似性,采用k近邻的相对紧密度发现不同密度下的类簇,设计近邻点对约束规则搜寻k近邻点对构成的近邻链,归类数据对象及识别离群点。与标准k-means算法、流形距离改进的k-means算法进行了性能比较,在人工数据集和UCI数据集上的仿真实验结果均表明,该算法能有效地处理复杂结构的数据聚类问题,且聚类效果更好。     

面向密度分布不均数据的加权逆近邻密度峰值聚类算法

针对密度分布不均数据,密度峰值聚类算法易忽略类簇间样本的疏密差异,导致误选类簇中心;分配策略易将稀疏区域的样本误分到密集区域,导致聚类效果不佳的问题,本文提出一种面向密度分布不均数据的加权逆近邻密度峰值聚类算法。该算法首先在局部密度公式中引入基于sigmoid函数的权重系数,增加稀疏区域样本的权重,结合逆近邻思想,重新定义了样本的局部密度,有效提升类簇中心的识别率;其次,引入改进的样本相似度策略,利用样本间的逆近邻及共享逆近邻信息,使得同一类簇样本间具有较高的相似度,可有效改善稀疏区域样本分配错误的问题。在密度分布不均、复杂形态和UCI数据集上的对比实验表明,本文算法的聚类效果优于IDPC-FA、FNDPC、FKNN-DPC、DPC和DPCSA算法。     

基于共享反K近邻的局部离群点检测算法

离群点检测和分析离群模式隐含的特征是离群点挖掘的重要研究内容.现有离群点检测算法存在两个明显的不足:根据离群度检测离群点,难以确定离群点的数量;忽略了与离群点邻接的聚类信息,不能提供解析离群模式的有效证据.为此,提出一种基于共享反K近邻的离群点检测算法,首先定义了一种对密度和维数变化不敏感的共享反K近邻相似度,然后应用聚类方法将数据集划分为聚类簇和包含离群点的离群簇,从而获取数据集中的离群点及解析离群点的聚类结构.仿真结果表明,反K近邻算法比现有方法更能精确地检测数据集中的局部离群点,具有很好的控制性能.     

[K]近邻相似度优化的密度峰聚类

针对密度峰聚类分配时,仅考虑样本点与指向点（密度比它大的最近点）之间的距离,不适用于流形聚类（如Circleblock数据集、Lineblobs数据集等）的问题,提出了[K]近邻相似度优化的密度峰聚类算法。在计算每个点的密度与指向点后,通过相似度函数,找出每个点的[K]近邻,然后根据[K]近邻信息判断样本点的指向点是否正确,对于指向错误的点重新寻找正确的指向点,可以有效减少错误分配。在人工数据集和UCI数据集上的实验表明,新算法具有更高的准确率。     

面向流形数据的共享近邻密度峰值聚类算法

流形数据由一些弧线状或环状的类簇组成,其特点是同一类簇的样本间距离差距较大。密度峰值聚类算法不能有效识别流形类簇的类簇中心且分配剩余样本时易引发样本的连续误分配问题。为此,本文提出面向流形数据的共享近邻密度峰值聚类(density peaks clustering based on shared nearest neighbor for manifold datasets,DPC-SNN)算法。提出了一种基于共享近邻的样本相似度定义方式,使得同一流形类簇样本间的相似度尽可能高;基于上述相似度定义局部密度,不忽略距类簇中心较远样本的密度贡献,能更好地区分出流形类簇的类簇中心与其他样本;根据样本的相似度分配剩余样本,避免了样本的连续误分配。DPC-SNN算法与DPC、FKNNDPC、FNDPC、DPCSA及IDPC-FA算法的对比实验结果表明,DPC-SNN算法能够有效发现流形数据的类簇中心并准确完成聚类,对真实以及人脸数据集也有不错的聚类效果。     

密度不敏感的近邻传播聚类算法研究

近邻传播算法在非凸形、密度不均匀的数据集上很难得到理想的聚类结果。为此,基于核聚类的思想,将数据集非线性地映射到高维空间,使数据集更加分离。利用共享最近邻的相似度度量方法,提出一种密度不敏感的近邻传播算法DIS-AP,以弥补原算法易受特征集维数和密度影响的缺点,从而有效解决数据集非凸和密度不均匀问题,拓宽算法的应用范围。仿真实验结果证明,DIS-AP算法具有更好的聚类性能。     

基于共享近邻和优化关联策略的边界剥离聚类

边界剥离聚类算法(BP)是一种基于密度的聚类算法,它通过逐渐剥离边界点来揭示聚类的潜在核心,已经被证明是一种十分有效的聚类手段.然而, BP算法仍存在一些不足之处:一方面,数据点的局部密度仅考虑了距离特征,使得边界点的确定不够合理;另一方面, BP算法中的关联策略容易误判异常值,并且在分配边界点时容易产生连带错误.为此,本文提出了一种基于共享近邻和优化关联策略的边界剥离聚类算法(SOBP).该算法使用了基于共享近邻的局部密度函数来更好地探索数据点之间的相似性,同时优化了BP算法中的关联策略,使得每次迭代中边界点不再仅与一个非边界点进行关联,并进一步采用了边界点与非边界点、已剥离边界点之间的双重关联准则.在一些数据集上的测试表明,相较于其他6种经典算法,该算法在评估指标上表现更佳.     

基于最近邻相似度的孤立点检测及半监督聚类算法

传统的聚类算法是一种无监督的学习过程,聚类的精度受到相似性度量方式以及数据集中孤立点的影响,并且算法也没有很好的利用先验知识,无法体现用户的需求。因此提出了基于共享最近邻的孤立点检测及半监督聚类算法。该算法采用共享最近邻为相似度,根据数据点的最近邻居数目来判断是否为孤立点,并在删除孤立点的数据集上进行半监督聚类。在半监督聚类过程中加入了经过扩展的先验知识,同时根据图形分割原理对数据集进行聚类。文中使用真实的数据集进行仿真,其仿真结果表明,本文所提出的算法能有效的检测出孤立点,并具有很好的聚类效果。     

基于K近邻和优化分配策略的密度峰值聚类算法

密度峰值聚类(density peak clustering, DPC)是一种简单有效的聚类分析方法.但在实际应用中,对于簇间密度差别大或者簇中存在多密度峰的数据集,DPC很难选择正确的簇中心;同时,DPC中点的分配方法存在多米诺骨牌效应.针对这些问题,提出一种基于K近邻(K-nearest neighbors,KNN)和优化分配策略的密度峰值聚类算法.首先,基于KNN、点的局部密度和边界点确定候选簇中心;定义路径距离以反映候选簇中心之间的相似度,基于路径距离提出密度因子和距离因子来量化候选簇中心作为簇中心的可能性,确定簇中心.然后,为了提升点的分配的准确性,依据共享近邻、高密度最近邻、密度差值和KNN之间距离构建相似度,并给出邻域、相似集和相似域等概念,以协助点的分配;根据相似域和边界点确定初始聚类结果,并基于簇中心获得中间聚类结果.最后,依据中间聚类结果和相似集,从簇中心到簇边界将簇划分为多层,分别设计点的分配策略;对于具体层次中的点,基于相似域和积极域提出积极值以确定点的分配顺序,将点分配给其积极域中占主导地位的簇,获得最终聚类结果.在11个合成数据集和27个真实数据集上进行仿真...     

基于共享最近邻的密度自适应邻域谱聚类算法

在谱聚类算法没有先验信息的情况下,对于具有复杂形状和不同密度变化的数据集很难构建合适的相似图,且基于欧氏距离的高斯核函数的相似性度量忽略了全局一致性。针对该问题,提出一种基于共享最近邻的密度自适应邻域谱聚类算法（SC-DANSN）。通过一种无参数的密度自适应邻域构建方法构建无向图,将共享最近邻作为衡量样本之间的相似性度量进而消除参数对构建相似图的影响,体现全局和局部的一致性。实验结果表明,SC-DANSN算法相比K-means算法和基于K最近邻的谱聚类算法（SC-KNN）具有更高的聚类精度,同时相比SC-KNN算法对参数的选取敏感性更低。     

基于局部密度和测地距离的谱聚类

传统根据[K]-近邻图计算测地距离的方法,虽然能够发现流形分布数据间的相似关系,但是当不同类的点存在粘连关系时,依此计算相似度时不能体现样本间的真实关系,从而无法有效聚类。针对传统测地距离计算相似度的方法不能有效处理粘连数据集的问题,提出了基于局部密度和测地距离的谱聚类方法。计算样本的局部密度,寻找每个样本点的最近高密度点,并选择边缘点和非边缘点;在边缘点和其最近高密度点之间构造边、非边缘点之间的[K]个近邻点构造边,依此计算测地距离和相似度并进行聚类。在人工数据集和UCI数据集上的实验表明,该算法在处理粘连数据集时有效提高了聚类准确率。     

基于共享近邻的成对约束谱聚类算法

谱聚类算法是基于谱图划分理论的一种机器学习算法，它能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解。但是传统的谱聚类算法很难正确发现密度相差比较大的簇，参数的选取要靠多次实验和个人经验。结合半监督聚类的思想，在给出一部分监督信息的前提下，提出了一种基于共享近邻的成对约束谱聚类算法（Pairwise Constrained Spectral Clustering Based on Shared Nearest Neighborhood，PCSC-SN）。PCSC-SN算法是用共享近邻去衡量数据对之间的相似性，用主动约束信息找到两个数据点之间的关系。在数据集UCI上做了一系列的实验，实验结果证明，与传统的聚类算法相比，PCSC-SN算法能够获得更好的聚类效果。