k-均值假设的证明

此示例旨在说明k-means将产生不直观的、可能是意外的聚类的情况。在前三幅图中,输入的数据不符合一些隐含的假设,即k均值生成,因此产生了不理想的聚类。在最后一幅图中,k-means表示尽管大小不均匀,但仍然返回直观的聚类。

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# Author: Phil Roth <mr.phil.roth@gmail.com>
# License: BSD 3 clause

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn.datasets import make_blobs

plt.figure(figsize=(1212))

n_samples = 1500
random_state = 170
X, y = make_blobs(n_samples=n_samples, random_state=random_state)

# Incorrect number of clusters
y_pred = KMeans(n_clusters=2, random_state=random_state).fit_predict(X)

plt.subplot(221)
plt.scatter(X[:, 0], X[:, 1], c=y_pred)
plt.title("Incorrect Number of Blobs")

# Anisotropicly distributed data
transformation = [[0.60834549-0.63667341], [-0.408877180.85253229]]
X_aniso = np.dot(X, transformation)
y_pred = KMeans(n_clusters=3, random_state=random_state).fit_predict(X_aniso)

plt.subplot(222)
plt.scatter(X_aniso[:, 0], X_aniso[:, 1], c=y_pred)
plt.title("Anisotropicly Distributed Blobs")

# Different variance
X_varied, y_varied = make_blobs(n_samples=n_samples,
                                cluster_std=[1.02.50.5],
                                random_state=random_state)
y_pred = KMeans(n_clusters=3, random_state=random_state).fit_predict(X_varied)

plt.subplot(223)
plt.scatter(X_varied[:, 0], X_varied[:, 1], c=y_pred)
plt.title("Unequal Variance")

# Unevenly sized blobs
X_filtered = np.vstack((X[y == 0][:500], X[y == 1][:100], X[y == 2][:10]))
y_pred = KMeans(n_clusters=3,
                random_state=random_state).fit_predict(X_filtered)

plt.subplot(224)
plt.scatter(X_filtered[:, 0], X_filtered[:, 1], c=y_pred)
plt.title("Unevenly Sized Blobs")

plt.show()

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Download Python source code: plot_kmeans_assumptions.py

Download Jupyter notebook: plot_kmeans_assumptions.ipynb