机器学习 sklearn 无监督学习 聚类算法 DBSCAN

Posted 2022-12-06 404detective

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.cluster import DBSCAN
from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn import datasets
# 生成数据
x1, y1 = datasets.make_circles(n_samples=2000, factor=0.5, noise=0.05)
x2, y2 = datasets.make_blobs(n_samples=1000, centers=[[1.2, 1.2]], cluster_std=[[0.1]])
x = np.concatenate((x1, x2))

# k-means方法聚类
model = KMeans(n_clusters=3)
model.fit(x)
y_pred = model.predict(x)
plt.scatter(x[:, 0], x[:, 1], c=y_pred)

# DBSCAN方法聚类
model = DBSCAN(eps=0.2, min_samples=50)
model.fit(x)
y_pred = model.fit_predict(x)
plt.figure()
plt.scatter(x[:, 0], x[:, 1], c=y_pred)
plt.show()

k-means聚类方法，它有一个很大的缺陷，就是它对于简单成团的数据样本聚类效果较好，但是对于复杂的样本数据分布就搞不定了，比如环形分布的样本数据。

应用

先放一下直方图，集中在7、8、20、21、22、23。（6类）

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.cluster import DBSCAN
from sklearn import metrics


def loadData(filePath):
    f = open(filePath)
    lines = f.readlines()
    # print(lines)
    mac2id=dict()
    online_times=[]
    for line in lines:
        # lines[1]
        # 2c929293466b97a6014754607e457d68,U201215025,A417314EEA7B,10.12.49.26,2014-07-20 22:44:18.540000000,2014-07-20 23:10:16.540000000,1558,15,本科生动态IP模版,100元每半年,internet
        # .split(',' )[0]   .split(',' )[1]  .......
        mac=line.split(',' )[2]
        #1558时间单位为秒
        online_time=int(line.split(',')[6])
        # line.split(',')[4]  2014-07-20 22:44:18.540000000
        # .split(' ')[1]      22:44:18.540000000
        # .split(':')[0]      22
        start_time= int(line.split(',')[4].split(' ')[1].split(':')[0])
        # print(mac,online_time,start_time)
        if mac not in mac2id: 
            mac2id[mac]= len(online_times)
            # print(mac2id)                   #'A417314EEA7B': 0, 'F0DEF1C78366': 1, '88539523E88D': 2,,,,
            # print(online_times)            #[(22, 1558), (12, 40261),,,,()]
            online_times.append((start_time,online_time/12000))
        else:
            #如果有相同的MAC地址 则以最后一条为准 实际上没有
            online_times[mac2id[mac]]=[(start_time,online_time)]
            print(online_times)
    
    # print(online_times)   [(22, 1558), (12, 40261),,,,,
    # print(np.array(online_times))   .reshape((-1,2))要两列数据 -1为unspecified value
    #  [[    22   1558]
    #  [    12  40261]
    #  [    22   1721].....]
    #
    real_X=np.array(online_times).reshape((-1,2))
    return real_X

X=loadData("E:\\Desktop\\python_code\\sklearn\\课程数据\\聚类\\\\time2.txt")
# print(X)
db=DBSCAN(eps=0.5 ,min_samples=20,metric='euclidean').fit(X)
labels = db.labels_
print('Labels:',labels)

raito=len(labels[labels[:] == -1]) / len(labels)
print( 'Noise raito: ',format(raito,'.2%'))
n_clusters_= len(set(labels)) - (1 if -1 in labels else 0)
print( ' Est imated number of clusters: %d' % n_clusters_)
print( " Silhouette Coefficient: %0.3f" % metrics.silhouette_score(X, labels))
for i in range(n_clusters_):
    print('Cluster',i,':')
    print(list(X[labels == i,0].flatten())) 

plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1],c=labels)

plt.show()
# plt.hist(X[:,0],24)
# plt.show()

课程中的代码有问题，对应参数是不会得出课程中的结果。
不断调参，尝试。
经过思考，发现了问题，横轴间距太小，如果调大eps，必然会横向误判。
如果纵向缩小一些。。。
于是尝试进行了归一化，结果与课程相符。

不过课程后面提到用对数变换，不过我貌似那是针对第二个例子。应该也可以。