python手写kmeans算法

本文详细介绍了如何从零开始用Python实现KMeans聚类算法,内容包括算法的基本原理及步骤,通过实例展示了如何在没有依赖库的情况下完成聚类过程。

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kmean聚类是最基础和常见的算法,工程上使用比较常见,spark, sklearn都有实现,本文手写实现kmeans

#!/usr/bin/python
import sys
import random
import math

def create_rand_points(max_x, max_y, count):
    """Create count points (0-x), (0-y).

    """
    points = []
    for i in range(0, count):
        x = random.randint(0, max_x)
        y = random.randint(0, max_y)
        points.append([x,y])
    return points

def get_start_k_points(points, k):
    """Get k start points.

    """
    if k > len(points):
        return None
    random.shuffle(points)
    return points[0:k]

def get_nearest_point_index(point, central_points):
    """
    """
    min_dis = 2000000000
    index = 0
    for i in range(0, len(central_points)):
        dis = 0.0
        for j in range(0, len(point)):
            dis += (point[j]-central_points[i][j]) * (point[j]-central_points[i][j])
        if math
好的,我可以为您介绍如何使用Python实现Kmeans算法对MNIST手写数字数据集进行聚类。 首先,我们需要加载MNIST数据集。可以使用`sklearn`库中的`fetch_openml`方法来下载和加载MNIST数据集: ```python from sklearn.datasets import fetch_openml mnist = fetch_openml('mnist_784') ``` 然后,我们需要对数据进行预处理。由于Kmeans算法是基于距离计算的,因此需要将像素值转换为0到1之间的浮点数,并将数据缩放到相同的范围。同时,我们可以将数据降维到2维以方便可视化。 ```python import numpy as np from sklearn.preprocessing import StandardScaler from sklearn.decomposition import PCA # 将像素值转换为0到1之间的浮点数 X = mnist.data.astype('float64') / 255.0 # 数据缩放到相同的范围 scaler = StandardScaler() X_scaled = scaler.fit_transform(X) # 降维到2维 pca = PCA(n_components=2) X_2d = pca.fit_transform(X_scaled) ``` 接下来,我们可以使用`sklearn`库中的`KMeans`类实现Kmeans算法。我们需要指定聚类数量,并使用`fit`方法拟合数据。最后,我们可以将聚类结果可视化。 ```python import matplotlib.pyplot as plt from sklearn.cluster import KMeans # 指定聚类数量 k = 10 # 使用KMeans算法进行聚类 kmeans = KMeans(n_clusters=k, random_state=42) kmeans.fit(X_scaled) # 可视化聚类结果 plt.figure(figsize=(10, 8)) plt.scatter(X_2d[:, 0], X_2d[:, 1], c=kmeans.labels_, cmap='rainbow') plt.title('KMeans Clustering of MNIST Data') plt.show() ``` 最后,我们可以分析实验结果。根据聚类结果,我们可以看到手写数字被分成了10类,并且每个聚类手写数字具有相似的特征。例如,聚类1包含大多数数字1,聚类4包含大多数数字0等。这表明Kmeans算法对MNIST手写数字数据集进行了有效的聚类
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