聚类分析如何解释聚类树状图

在SPSSAU(在线SPSS)中进行分层聚类时,聚类树状图是一种常用的可视化工具,用于展示聚类过程中的层次结构。以下是解释聚类树状图的详细步骤:

1. 理解树状图的基本结构

  • 方向:树状图通常从左向右生长,最左侧列出所有聚类类别,类似于树的根系。
  • 枝条长度:枝条的长度代表不同聚类之间的距离,枝条连接点代表聚类合并的点。
  • 刻度单位:最上面一行的数字代表相对距离大小,用于衡量聚类之间的相似性。

2. 解读树状图

  • 根系类:最左侧的每个节点代表一个初始的聚类类别,即每个单独的个案或变量。
  • 枝干类:随着树状图向右延伸,根系类逐渐聚合形成枝干类,表示聚类过程中的合并步骤。
  • 最终类别:树状图的最右侧通常表示最终的聚类结果,即将所有个案或变量合并为少数几个类别。

3. 判断聚类个数

  • 垂直线法:在树状图上画一条垂直线,观察垂直线与树状图的横线交叉情况。交叉点的数量即为聚类的个数。
    • 示例:如果垂直线与树状图有3次相交,表示在该相对距离下,数据可以聚成3类。
  • 专业判断:结合专业知识和实际需求,判断聚类的个数是否合理。

4. 应用实例

  • 基因表达数据:通过观察树状图的枝条长度和连接点,识别出具有相似基因表达模式的基因簇,为生物医学研究提供线索。
  • 市场细分:在市场细分中,树状图可以帮助识别不同的用户群体,从而制定针对性的营销策略。

5. 注意事项

  • 刻度数字:树状图顶部的刻度数字仅代表相对距离的大小,一般没有实际意义。
  • 聚类合理性:聚类的个数应结合专业知识和实际需求进行综合判断,避免过度细分或合并。

通过以上步骤,可以有效地解释SPSSAU(网页SPSS)输出的聚类树状图,从而更好地理解和利用聚类分析的结果。

### 解读和分析聚类分析生成的树状图 #### 树状图的基础概念 树状图(Dendrogram)是一种用于表示层次聚类结果的图形工具。该图表展示了数据点之间的相似性和分组情况,其中每一条垂直线代表一个簇,而水平线则连接两个簇并显示它们合并的过程。 #### 如何阅读树状图树状图中,最底部的数据点对应原始观测值;随着高度增加,越接近顶部意味着这些观测被聚集到更大的集群里。树枝的高度反映了两组样本间距离大小——即融合时的距离度量[^1]。 #### 关键特征解释 - **节点(Node)**:每个分支点称为节点,它标志着一次新的聚合操作发生的位置。 - **叶结点(Leaf Node)**:位于末端未与其他任何对象相连的部分被称为叶子节点,在此位置上仅包含单个个体或实例。 - **截断(Cut-off Line)**:为了决定最终形成的类别数目,可以在适当高度画一条横穿整个结构的直线作为切割界限。这条线上方形成独立群集的数量就是所选分类数目的依据之一。 #### 使用轮廓系数评估效果 除了视觉观察外,还可以利用量化指标如轮廓系数来进行更精确的效果评价。对于给定的一个特定k值来说,较高的平均轮廓分数表明模型具有更好的区分能力以及更加紧凑且分离良好的群体特性[^2]。 ```python from scipy.cluster.hierarchy import dendrogram, linkage import matplotlib.pyplot as plt # 假设X是我们要聚类的数据矩阵 linked = linkage(X, 'single') plt.figure(figsize=(10, 7)) dendrogram(linked, orientation='top', distance_sort='descending', show_leaf_counts=True) plt.axhline(y=threshold_value, c='grey', linestyle='--') plt.title('Hierarchical Clustering Dendrogram') plt.xlabel('Sample Index or (Cluster Size)') plt.ylabel('Distance') plt.show() ```
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