无监督学习包含算法

• 聚类
  • K-means(K均值聚类)
• 降维
  • PCA

K-means原理

我们先来看一下一个K-means的聚类效果图

K-means聚类步骤

• 1、随机设置K个特征空间内的点作为初始的聚类中心
• 2、对于其他每个点计算到K个中心的距离，未知的点选择最近的一个聚类中心点作为标记类别
• 3、接着对着标记的聚类中心之后，重新计算出每个聚类的新中心点（平均值）
• 4、如果计算得出的新中心点与原中心点一样，那么结束，否则重新进行第二步过程

我们以一张图来解释效果

K-meansAPI

• sklearn.cluster.KMeans(n_clusters=8,init=‘k-means++’)
  • k-means聚类
  • n_clusters:开始的聚类中心数量
  • init:初始化方法，默认为'k-means ++’
  • labels_:默认标记的类型，可以和真实值比较（不是值比较）

案例：k-means对Instacart Market用户聚类

分析

• 1、降维之后的数据
• 2、k-means聚类
• 3、聚类结果显示

data_new

#预估器流程
from sklearn.cluster import KMeans

estimator = KMeans(n_clusters=3)
estimator.fit(data_new)

y_predict = estimator.predict(data_new)
y_predict[:300]

#模型评估 - 轮廓系数
from sklearn.metrics import silhouette_score

silhouette_score(data_new, y_predict)

如何去评估聚类的效果呢？

Kmeans性能评估指标

轮廓系数

 注：对于每个点i 为已聚类数据中的样本 ，b_i 为i 到其它族群的所有样本的距离最小值，a_i 为i 到本身簇的距离平均值。最终计算出所有的样本点的轮廓系数平均值

轮廓系数值分析

分析过程（我们以一个蓝1点为例）

• 1、计算出蓝1离本身族群所有点的距离的平均值a_i

• 2、蓝1到其它两个族群的距离计算出平均值红平均，绿平均，取最小的那个距离作为b_i

• 根据公式：极端值考虑：如果b_i >>a_i: 那么公式结果趋近于1；如果a_i>>>b_i: 那么公式结果趋近于-1

结论

如果b_i>>a_i:趋近于1效果越好， b_i<<a_i:趋近于-1，效果不好。轮廓系数的值是介于 [-1,1] ，越趋近于1代表内聚度和分离度都相对较优。

轮廓系数API

sklearn.metrics.silhouette_score(X, labels)

• 计算所有样本的平均轮廓系数
• X：特征值
• labels：被聚类标记的目标值

K-means总结

• 特点分析：采用迭代式算法，直观易懂并且非常实用
• 缺点：容易收敛到局部最优解(多次聚类)