谱聚类算法Matlab快速实现

本文详细介绍了MATLAB环境下实现的谱聚类算法,包括数据输入、参数设置和函数调用流程。通过加载数据集并使用自定义函数进行聚类分析,展示了谱聚类在数据分类任务中的强大能力。

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%Ncut谱聚类完整函数定义(保存为.m文件):
function C = SpectralClustering(data,k,a)     %data是数据点矩阵  K是聚类个数  a代表高斯核函数的参数
%UNTITLED Summary of this function goes here
%   Detailed explanation goes here
    d = pdist(data) 
    d2 = squareform(d)
    d3 = d2.^2
    W(:,:) = exp(-d3(:,:)/(2*a^2))
    [n,m] = size(W);  
    s = sum(W) 
    D = full(sparse(1:n,1:n,s))
    E = D^(-1/2)*W*D^(-1/2)
    [X,B] = eig(E)
    [Q,V] = eigs(E,k)                 %选的是前K个最大特征值对应的特征向量
    C = kmeans(Q,k)
end


调用该函数时,首先载入数据,然后给定相关参数后直接调用:
load  C:\Users\wangyuanw\Desktop\data\data1new.txt;
SpectralClustering(data1new,3,3);  

备注:matlab相关函数功能可用help进行查询
谱聚类是一种基于图论的聚类算法,它将数据看作是图上的节点,节点之间的相似度表示为边的权重,然后通过对图进行计算和分割,将数据划分为不同的簇。下面是一种基于 MATLAB谱聚类实现方法: 步骤: 1. 构建相似度矩阵:根据数据集构建相似度矩阵,可以选择使用高斯核函数等方法计算节点之间的相似度。 2. 构建拉普拉斯矩阵:根据相似度矩阵构建拉普拉斯矩阵,可以选择使用不同的拉普拉斯矩阵,如 unnormalized、normalized 和 symmetric。 3. 计算特征值和特征向量:对拉普拉斯矩阵进行特征分解,得到特征值和特征向量。 4. 选择聚类数:根据特征值选择聚类数,可以使用 Elbow 方法或 Gap 方法等。 5. 对特征向量进行 K-Means 聚类:将特征向量输入 K-Means 算法,得到最终的簇划分结果。 以下是 MATLAB 代码实现: ```matlab % 加载数据集 load('data.mat'); % 构建相似度矩阵 W = affinity_matrix(data); % 构建拉普拉斯矩阵 L = laplacian_matrix(W, 'normalized'); % 计算特征值和特征向量 [V, D] = eig(L); % 选择聚类数 k = 3; % 对特征向量进行 K-Means 聚类 idx = kmeans(V(:,1:k), k); % 可视化聚类结果 scatter(data(:,1), data(:,2), 50, idx, 'filled'); ``` 其中,`affinity_matrix` 函数用于计算相似度矩阵,`laplacian_matrix` 函数用于构建拉普拉斯矩阵,`kmeans` 函数用于进行 K-Means 聚类。
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