
聚類(lèi)分析:大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)挖掘的關(guān)鍵突破口
什么是聚類(lèi)分析?聚類(lèi)分析有什么用?聚類(lèi)算法有哪些?聚類(lèi)分析的應(yīng)用……這些問(wèn)題的探究可為大數(shù)據(jù)時(shí)代數(shù)據(jù)分析或數(shù)據(jù)挖掘找到關(guān)鍵突破口!
人類(lèi)文明已邁入大數(shù)據(jù)時(shí)代,得“數(shù)據(jù)”者得天下,但你"數(shù)據(jù)分析師"不能把海量數(shù)據(jù)一下推給用戶(hù),那是毫無(wú)價(jià)值的。"數(shù)據(jù)分析師"需要把通過(guò)對(duì)海量數(shù)據(jù)的挖掘、處理、分析,得出結(jié)果,然后給用戶(hù),這才是有價(jià)值的“數(shù)據(jù)”。
由此,數(shù)據(jù)處理技術(shù)必不可少,那么說(shuō)到大數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用,還得先說(shuō)說(shuō)聚類(lèi)算法。數(shù)據(jù)挖掘常用的經(jīng)典算法之一就是聚類(lèi)法,是數(shù)據(jù)挖掘采用的起步技術(shù),也是數(shù)據(jù)挖掘入門(mén)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
一、什么是聚類(lèi)分析?
聚類(lèi)分析指將物理或抽象對(duì)象的集合分組為由類(lèi)似的對(duì)象組成的多個(gè)類(lèi)的分析過(guò)程,其目的是在相似的基礎(chǔ)上收集數(shù)據(jù)來(lái)分類(lèi)。
聚類(lèi)類(lèi)似于分類(lèi),但與分類(lèi)的目的不同,是針對(duì)數(shù)據(jù)的相似性和差異性將一組數(shù)據(jù)分為幾個(gè)類(lèi)別。屬于同一類(lèi)別的數(shù)據(jù)間的相似性很大,但不同類(lèi)別之間數(shù)據(jù)的相似性很小,跨類(lèi)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)性很低。聚類(lèi)與分類(lèi)的不同還在于,聚類(lèi)所要求劃分的類(lèi)是未知的。
二、聚類(lèi)分析的重要性
“物以類(lèi)聚,人以群分”,這是人類(lèi)幾千年來(lái)認(rèn)識(shí)世界和社會(huì)的基本能力,是從大數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)價(jià)值必須面對(duì)的一個(gè)普遍性、基礎(chǔ)性問(wèn)題,是認(rèn)知科學(xué)作為“學(xué)科的學(xué)科”要解決的首要問(wèn)題。無(wú)論是政治、經(jīng)濟(jì)、文學(xué)、歷史、社會(huì)、文化、還是數(shù)理、化工、醫(yī)農(nóng)、交通、地理、各行各業(yè)的大數(shù)據(jù)或宏觀或微觀的任何價(jià)值發(fā)現(xiàn),無(wú)不借助于大數(shù)據(jù)聚類(lèi)分析的結(jié)果,因此,數(shù)據(jù)分析和挖掘的首要問(wèn)題是聚類(lèi),這種聚類(lèi)是跨學(xué)科、跨領(lǐng)域、跨媒體的。大數(shù)據(jù)聚類(lèi)是數(shù)據(jù)密集型科學(xué)的基礎(chǔ)性、普遍性問(wèn)題。
可以毫不夸張的講,如果聚類(lèi)算法都搞不明白,或者說(shuō)沒(méi)有“落地”的“實(shí)例”,那說(shuō)在搞數(shù)據(jù)挖掘就純粹是忽悠了。
人類(lèi)的認(rèn)知科學(xué)要想有所突破,首先就要在大數(shù)據(jù)聚類(lèi)上去的突破,聚類(lèi)是挖掘大數(shù)據(jù)資產(chǎn)價(jià)值的第一步。
三、聚類(lèi)算法的種類(lèi)
作為數(shù)據(jù)挖掘中很活躍的一個(gè)研究領(lǐng)域,聚類(lèi)分析有多種算法。
基于劃分聚類(lèi)算法:
k-means: |
是一種典型的劃分聚類(lèi)算法,它用一個(gè)聚類(lèi)的中心來(lái)代表一個(gè)簇,即在迭代過(guò)程中選擇的聚點(diǎn)不一定是聚類(lèi)中的一個(gè)點(diǎn),該算法只能處理數(shù)值型數(shù)據(jù) |
k-modes: |
K-Means算法的擴(kuò)展,采用簡(jiǎn)單匹配方法來(lái)度量分類(lèi)型數(shù)據(jù)的相似度 |
k-prototypes: |
結(jié)合了K-Means和K-Modes兩種算法,能夠處理混合型數(shù)據(jù) |
k-medoids: |
在迭代過(guò)程中選擇簇中的某點(diǎn)作為聚點(diǎn),PAM是典型的k-medoids算法 |
CLARA: |
CLARA算法在PAM的基礎(chǔ)上采用了抽樣技術(shù),能夠處理大規(guī)模數(shù)據(jù) |
CLARANS: |
CLARANS算法融合了PAM和CLARA兩者的優(yōu)點(diǎn),是第一個(gè)用于空間數(shù)據(jù)庫(kù)的聚類(lèi)算法 |
Focused CLARAN: |
采用了空間索引技術(shù)提高了CLARANS算法的效率 |
PCM: |
模糊集合理論引入聚類(lèi)分析中并提出了PCM模糊聚類(lèi)算法 |
基于層次聚類(lèi)算法:
CURE: |
采用抽樣技術(shù)先對(duì)數(shù)據(jù)集D隨機(jī)抽取樣本,再采用分區(qū)技術(shù)對(duì)樣本進(jìn)行分區(qū),然后對(duì)每個(gè)分區(qū)局部聚類(lèi),最后對(duì)局部聚類(lèi)進(jìn)行全局聚類(lèi) |
ROCK: |
也采用了隨機(jī)抽樣技術(shù),該算法在計(jì)算兩個(gè)對(duì)象的相似度時(shí),同時(shí)考慮了周?chē)鷮?duì)象的影響 |
CHEMALOEN(變色龍算法): |
首先由數(shù)據(jù)集構(gòu)造成一個(gè)K-最近鄰圖Gk ,再通過(guò)一個(gè)圖的劃分算法將圖Gk 劃分成大量的子圖,每個(gè)子圖代表一個(gè)初始子簇,最后用一個(gè)凝聚的層次聚類(lèi)算法反復(fù)合并子簇,找到真正的結(jié)果簇 |
SBAC: |
SBAC算法則在計(jì)算對(duì)象間相似度時(shí),考慮了屬性特征對(duì)于體現(xiàn)對(duì)象本質(zhì)的重要程度,對(duì)于更能體現(xiàn)對(duì)象本質(zhì)的屬性賦予較高的權(quán)值 |
BIRCH: |
BIRCH算法利用樹(shù)結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)集進(jìn)行處理,葉結(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)一個(gè)聚類(lèi),用中心和半徑表示,順序處理每一個(gè)對(duì)象,并把它劃分到距離最近的結(jié)點(diǎn),該算法也可以作為其他聚類(lèi)算法的預(yù)處理過(guò)程 |
BUBBLE: |
BUBBLE算法則把BIRCH算法的中心和半徑概念推廣到普通的距離空間 |
BUBBLE-FM: |
BUBBLE-FM算法通過(guò)減少距離的計(jì)算次數(shù),提高了BUBBLE算法的效率 |
基于密度聚類(lèi)算法:
DBSCAN: |
DBSCAN算法是一種典型的基于密度的聚類(lèi)算法,該算法采用空間索引技術(shù)來(lái)搜索對(duì)象的鄰域,引入了“核心對(duì)象”和“密度可達(dá)”等概念,從核心對(duì)象出發(fā),把所有密度可達(dá)的對(duì)象組成一個(gè)簇 |
GDBSCAN: |
算法通過(guò)泛化DBSCAN算法中鄰域的概念,以適應(yīng)空間對(duì)象的特點(diǎn) |
OPTICS: |
OPTICS算法結(jié)合了聚類(lèi)的自動(dòng)性和交互性,先生成聚類(lèi)的次序,可以對(duì)不同的聚類(lèi)設(shè)置不同的參數(shù),來(lái)得到用戶(hù)滿意的結(jié)果 |
FDC: |
FDC算法通過(guò)構(gòu)造k-d tree把整個(gè)數(shù)據(jù)空間劃分成若干個(gè)矩形空間,當(dāng)空間維數(shù)較少時(shí)可以大大提高DBSCAN的效率 |
基于網(wǎng)格的聚類(lèi)算法:
STING: |
利用網(wǎng)格單元保存數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)信息,從而實(shí)現(xiàn)多分辨率的聚類(lèi) |
WaveCluster: |
在聚類(lèi)分析中引入了小波變換的原理,主要應(yīng)用于信號(hào)處理領(lǐng)域。(備注:小波算法在信號(hào)處理,圖形圖像,加密解密等領(lǐng)域有重要應(yīng)用,是一種比較高深和牛逼的東西) |
CLIQUE: |
是一種結(jié)合了網(wǎng)格和密度的聚類(lèi)算法 |
基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聚類(lèi)算法:
自組織神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)SOM: |
該方法的基本思想是--由外界輸入不同的樣本到人工的自組織映射網(wǎng)絡(luò)中,一開(kāi)始時(shí),輸入樣本引起輸出興奮細(xì)胞的位置各不相同,但自組織后會(huì)形成一些細(xì)胞群,它們分別代表了輸入樣本,反映了輸入樣本的特征 |
基于統(tǒng)計(jì)學(xué)的聚類(lèi)算法:
COBWeb: |
COBWeb是一個(gè)通用的概念聚類(lèi)方法,它用分類(lèi)樹(shù)的形式表現(xiàn)層次聚類(lèi) |
AutoClass: |
是以概率混合模型為基礎(chǔ),利用屬性的概率分布來(lái)描述聚類(lèi),該方法能夠處理混合型的數(shù)據(jù),但要求各屬性相互獨(dú)立 |
聚類(lèi)分析是一種探索性的分析,在分類(lèi)的過(guò)程中,人們不必事先給出一個(gè)分類(lèi)的標(biāo)準(zhǔn),聚類(lèi)分析能夠從樣本數(shù)據(jù)出發(fā),自動(dòng)進(jìn)行分類(lèi)。聚類(lèi)分析所使用方法的不同,常常會(huì)得到不同的結(jié)論。不同研究者對(duì)于同一組數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類(lèi)分析,所得到的聚類(lèi)數(shù)未必一致。
四、聚類(lèi)分析的應(yīng)用
商業(yè)
聚類(lèi)分析被用來(lái)發(fā)現(xiàn)不同的客戶(hù)群,并且通過(guò)購(gòu)買(mǎi)模式刻畫(huà)不同的客戶(hù)群的特征。聚類(lèi)分析是細(xì)分市場(chǎng)的有效工具,同時(shí)也可用于研究消費(fèi)者行為,尋找新的潛在市場(chǎng)、選擇實(shí)驗(yàn)的市場(chǎng),并作為多元分析的預(yù)處理。
電子商務(wù)
聚類(lèi)分析在電子商務(wù)中網(wǎng)站建設(shè)數(shù)據(jù)挖掘中也是很重要的一個(gè)方面,數(shù)據(jù)分析師通過(guò)分組聚類(lèi)出具有相似瀏覽行為的客戶(hù),并分析客戶(hù)的共同特征,可以更好的幫助電子商務(wù)的用戶(hù)了解自己的客戶(hù),向客戶(hù)提供更合適的服務(wù)。
大數(shù)據(jù)作為網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的一種客觀存在,是網(wǎng)絡(luò)時(shí)代人類(lèi)社會(huì)的重要資產(chǎn),數(shù)據(jù)數(shù)量巨大等給人們的認(rèn)知造成了很大的困擾,盡管目前對(duì)于大數(shù)據(jù)的認(rèn)知存在挑戰(zhàn),但數(shù)據(jù)分析師將會(huì)成為大數(shù)據(jù)認(rèn)知的突破口,這是一個(gè)發(fā)展趨向。
數(shù)據(jù)分析咨詢(xún)請(qǐng)掃描二維碼
若不方便掃碼,搜微信號(hào):CDAshujufenxi
SQL Server 中 CONVERT 函數(shù)的日期轉(zhuǎn)換:從基礎(chǔ)用法到實(shí)戰(zhàn)優(yōu)化 在 SQL Server 的數(shù)據(jù)處理中,日期格式轉(zhuǎn)換是高頻需求 —— 無(wú)論 ...
2025-09-18MySQL 大表拆分與關(guān)聯(lián)查詢(xún)效率:打破 “拆分必慢” 的認(rèn)知誤區(qū) 在 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)管理中,“大表” 始終是性能優(yōu)化繞不開(kāi)的話題。 ...
2025-09-18CDA 數(shù)據(jù)分析師:表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù) “獲取 - 加工 - 使用” 全流程的賦能者 表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(如數(shù)據(jù)庫(kù)表、Excel 表、CSV 文件)是企業(yè)數(shù)字 ...
2025-09-18DSGE 模型中的 Et:理性預(yù)期算子的內(nèi)涵、作用與應(yīng)用解析 動(dòng)態(tài)隨機(jī)一般均衡(Dynamic Stochastic General Equilibrium, DSGE)模 ...
2025-09-17Python 提取 TIF 中地名的完整指南 一、先明確:TIF 中的地名有哪兩種存在形式? 在開(kāi)始提取前,需先判斷 TIF 文件的類(lèi)型 —— ...
2025-09-17CDA 數(shù)據(jù)分析師:解鎖表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)特征價(jià)值的專(zhuān)業(yè)核心 表結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(以 “行 - 列” 規(guī)范存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),如數(shù)據(jù)庫(kù)表、Excel 表、 ...
2025-09-17Excel 導(dǎo)入數(shù)據(jù)含缺失值?詳解 dropna 函數(shù)的功能與實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用 在用 Python(如 pandas 庫(kù))處理 Excel 數(shù)據(jù)時(shí),“缺失值” 是高頻 ...
2025-09-16深入解析卡方檢驗(yàn)與 t 檢驗(yàn):差異、適用場(chǎng)景與實(shí)踐應(yīng)用 在數(shù)據(jù)分析與統(tǒng)計(jì)學(xué)領(lǐng)域,假設(shè)檢驗(yàn)是驗(yàn)證研究假設(shè)、判斷數(shù)據(jù)差異是否 “ ...
2025-09-16CDA 數(shù)據(jù)分析師:掌控表格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)全功能周期的專(zhuān)業(yè)操盤(pán)手 表格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(以 “行 - 列” 存儲(chǔ)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),如 Excel 表、數(shù)據(jù) ...
2025-09-16MySQL 執(zhí)行計(jì)劃中 rows 數(shù)量的準(zhǔn)確性解析:原理、影響因素與優(yōu)化 在 MySQL SQL 調(diào)優(yōu)中,EXPLAIN執(zhí)行計(jì)劃是核心工具,而其中的row ...
2025-09-15解析 Python 中 Response 對(duì)象的 text 與 content:區(qū)別、場(chǎng)景與實(shí)踐指南 在 Python 進(jìn)行 HTTP 網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求開(kāi)發(fā)時(shí)(如使用requests ...
2025-09-15CDA 數(shù)據(jù)分析師:激活表格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)價(jià)值的核心操盤(pán)手 表格結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)(如 Excel 表格、數(shù)據(jù)庫(kù)表)是企業(yè)最基礎(chǔ)、最核心的數(shù)據(jù)形態(tài) ...
2025-09-15Python HTTP 請(qǐng)求工具對(duì)比:urllib.request 與 requests 的核心差異與選擇指南 在 Python 處理 HTTP 請(qǐng)求(如接口調(diào)用、數(shù)據(jù)爬取 ...
2025-09-12解決 pd.read_csv 讀取長(zhǎng)浮點(diǎn)數(shù)據(jù)的科學(xué)計(jì)數(shù)法問(wèn)題 為幫助 Python 數(shù)據(jù)從業(yè)者解決pd.read_csv讀取長(zhǎng)浮點(diǎn)數(shù)據(jù)時(shí)的科學(xué)計(jì)數(shù)法問(wèn)題 ...
2025-09-12CDA 數(shù)據(jù)分析師:業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析步驟的落地者與價(jià)值優(yōu)化者 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析是企業(yè)解決日常運(yùn)營(yíng)問(wèn)題、提升執(zhí)行效率的核心手段,其價(jià)值 ...
2025-09-12用 SQL 驗(yàn)證業(yè)務(wù)邏輯:從規(guī)則拆解到數(shù)據(jù)把關(guān)的實(shí)戰(zhàn)指南 在業(yè)務(wù)系統(tǒng)落地過(guò)程中,“業(yè)務(wù)邏輯” 是連接 “需求設(shè)計(jì)” 與 “用戶(hù)體驗(yàn) ...
2025-09-11塔吉特百貨孕婦營(yíng)銷(xiāo)案例:數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的精準(zhǔn)零售革命與啟示 在零售行業(yè) “流量紅利見(jiàn)頂” 的當(dāng)下,精準(zhǔn)營(yíng)銷(xiāo)成為企業(yè)突圍的核心方 ...
2025-09-11CDA 數(shù)據(jù)分析師與戰(zhàn)略 / 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析:概念辨析與協(xié)同價(jià)值 在數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)決策的體系中,“戰(zhàn)略數(shù)據(jù)分析”“業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)分析” 是企業(yè) ...
2025-09-11Excel 數(shù)據(jù)聚類(lèi)分析:從操作實(shí)踐到業(yè)務(wù)價(jià)值挖掘 在數(shù)據(jù)分析場(chǎng)景中,聚類(lèi)分析作為 “無(wú)監(jiān)督分組” 的核心工具,能從雜亂數(shù)據(jù)中挖 ...
2025-09-10統(tǒng)計(jì)模型的核心目的:從數(shù)據(jù)解讀到?jīng)Q策支撐的價(jià)值導(dǎo)向 統(tǒng)計(jì)模型作為數(shù)據(jù)分析的核心工具,并非簡(jiǎn)單的 “公式堆砌”,而是圍繞特定 ...
2025-09-10