基于改进共协矩阵的集成聚类算法研究

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聚类分析是无监督学习方法里最常见的研究方向,且在电子商务中的商品推荐,新闻及短视频中的信息分发等领域上有非常广泛的应用。随着大数据时代的到来,聚类所面临的数据集,无论是在样本数目还是数据维度方面规模都越来越庞大,导致单一的聚类算法开始变得难以适用,因此,借鉴了集成学习思想的集成聚类算法便应运而生了。论文在研究过几类基于不同理论的集成聚类算法的原理后发现,针对集成聚类算法的不足,如未考虑到数据样本到样本中心的距离,不同基聚类器聚类的效果存在差异等问题,可改进的层面主要集中在数据样本点,基聚类器聚类得出的簇以及基聚类器的聚类结果这三个层面上,因而论文主要针对集成聚类算法中共协矩阵的构建过程,提出了这三个层面上的改进,改进内容如下:
  为了在数据样本点层面上对集成聚类算法进行改进,论文提出了一种基于Parzen窗原理的计算数据样本对的隶属概率的方法,将其应用在共协矩阵的构建中,并设计了对比实验。实验结果表明,相对于经典的集成聚类算法,数据样本点层面上的改进能在常用的聚类评估指标上带来平均151.02%的提升。
  为了在基聚类器聚类得出的簇层面上对集成聚类算法进行改进,论文提出了一种基于KL散度原理的计算方法,用于计算基聚类器聚类得出的簇重要度,该方法从簇层面上改进了共协矩阵的构建。对比实验的结果表明,相比于其他在数据样本点和簇层面上的改进集成聚类算法,论文中结合这两个层面的改进取得的聚类效果能带来平均5.53%的提升。
  为了衡量不同基聚类器的聚类效果,在基聚类器层面上对集成聚类算法进行改进,论文提出了一种基于帕累托最优原理的对基聚类器赋权的方法,根据基聚类器表现的好坏赋予不同基聚类器不同的权值。通过与同样在多个层面上进行改进的集成聚类算法进行对比实验,论文结合数据样本点,簇以及基聚类器三个层面上的改进在聚类效果上取得了平均46.16%的提升。
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