Gleichförmige Cluster-Muster

Jetzt, da du den Einfluss von Seeds kennst, schauen wir uns die Tendenz von k-means an, gleichförmige Cluster zu bilden.

Für die nächste Übung verwenden wir einen mausähnlichen Datensatz. Ein mausähnlicher Datensatz besteht aus Punktgruppen, die dem Kopf einer Maus ähneln: drei in Kreisen angeordnete Cluster, eines für das Gesicht und zwei für die Ohren der Maus.

So sieht ein typischer mausähnlicher Datensatz aus (Quelle).

Die Daten sind in einem pandas-DataFrame mouse gespeichert. x_scaled und y_scaled sind die Spaltennamen der standardisierten X- und Y-Koordinaten der Datenpunkte.

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Cluster Analysis in Python

Anleitung zur Übung

Importiere die Funktionen kmeans und vq aus SciPy.
Erzeuge Cluster-Zentren mit der Funktion kmeans() für drei Cluster.
Erstelle Cluster-Labels mit vq() unter Verwendung der oben erzeugten Cluster-Zentren.

Interaktive Übung

Vervollständige den Beispielcode, um diese Übung erfolgreich abzuschließen.

# Import the kmeans and vq functions
____

# Generate cluster centers
cluster_centers, distortion = ____

# Assign cluster labels
mouse['cluster_labels'], distortion_list = ____

# Plot clusters
sns.scatterplot(x='x_scaled', y='y_scaled', 
                hue='cluster_labels', data = mouse)
plt.show()

Code bearbeiten und ausführen

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Mittlere SchwierigkeitSchwierigkeitsgrad

4.8+

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Bevor du bereit bist, Nachrichtenartikel zu klassifizieren, brauchst du die Grundlagen des Clustering. Dieses Kapitel macht dich mit einer Klasse von Machine-Learning-Algorithmen vertraut, dem unüberwachten Lernen, und führt dich dann in Clustering ein, einen der beliebtesten Algorithmen des unüberwachten Lernens. Du lernst zwei gängige Clustering-Verfahren kennen – hierarchisches Clustering und K-Means-Clustering. Das Kapitel schließt mit grundlegenden Schritten der Vorverarbeitung, bevor du mit dem Clustern von Daten beginnst.

Exercise 1: Unüberwachtes Lernen: Grundlagen Exercise 2: Unüberwachtes Lernen in der Praxis Exercise 3: Pokémon-Sichtungen Exercise 4: Grundlagen der Clusteranalyse Exercise 5: Pokémon-Sichtungen: hierarchisches Clustering Exercise 6: Pokémon-Sichtungen: k-means-Clustering Exercise 7: Datenvorbereitung für die Clusteranalyse Exercise 8: Einfache Listendaten normalisieren Exercise 9: Normalisierte Daten visualisieren Exercise 10: Normalisierung kleiner Zahlen Exercise 11: FIFA 18: Daten normalisieren

Dieses Kapitel konzentriert sich auf einen beliebten Clustering-Algorithmus – das hierarchische Clustering – und seine Implementierung in SciPy. Neben dem Ablauf zur Durchführung des hierarchischen Clustering hilft es dir, eine wichtige Frage zu beantworten: Wie viele Cluster sind in deinen Daten vorhanden? Das Kapitel endet mit einer Diskussion über die Grenzen des hierarchischen Clustering und mit Überlegungen zur praktischen Anwendung.

Exercise 1: Grundlagen der hierarchischen Clusterbildung Exercise 2: Hierarchisches Clustering: Ward-Methode Exercise 3: Hierarchisches Clustering: single-Methode Exercise 4: Hierarchisches Clustering: complete-Methode Exercise 5: Cluster visualisieren Exercise 6: Cluster mit matplotlib visualisieren Exercise 7: Cluster mit seaborn visualisieren Exercise 8: Wie viele Cluster?Exercise 9: Erstelle ein Dendrogramm Exercise 10: Wie viele Cluster gibt es in den Comic-Con-Daten?Exercise 11: Einschränkungen der hierarchischen Clusteranalyse Exercise 12: Laufzeitmessung bei hierarchischem Clustering Exercise 13: FIFA 18: Verteidiger erkunden

Dieses Kapitel führt einen anderen Clustering-Algorithmus ein – das K-Means-Clustering – und dessen Implementierung in SciPy. K-Means-Clustering überwindet den größten Nachteil des hierarchischen Clustering, der im letzten Kapitel besprochen wurde. Da Dendrogramme spezifisch für hierarchisches Clustering sind, wird in diesem Kapitel eine Methode behandelt, um die Anzahl der Cluster zu bestimmen, bevor du K-Means-Clustering ausführst. Das Kapitel schließt mit einer Diskussion über die Grenzen des K-Means-Clustering und mit Hinweisen zur Anwendung dieses Verfahrens.

Exercise 1: Grundlagen des k-means-clusterings Exercise 2: K-Means-Clustering: erste Übung Exercise 3: Laufzeit von k-means-clustering Exercise 4: Wie viele Cluster?Exercise 5: Elbow-Methode bei klar getrennten Clustern Exercise 6: Elbow-Methode bei gleichmäßig verteilten Daten Exercise 7: Einschränkungen des k-means-clusterings Exercise 8: Einfluss von Seeds auf unterschiedliche Cluster Exercise 9: Gleichförmige Cluster-Muster

Aktuelle Übung

Exercise 10: FIFA 18: Verteidiger – nochmal betrachtet

Nachdem du nun zwei der beliebtesten Clustering-Techniken kennst, hilft dir dieses Kapitel, dieses Wissen auf reale Problemstellungen anzuwenden. Zuerst geht es um das Bestimmen dominanter Farben in einem Bild, bevor wir zum in der Einführung erwähnten Problem übergehen – dem Clustern von Nachrichtenartikeln. Abschließend folgt eine Diskussion über Clustering mit mehreren Variablen, was die Visualisierung aller Daten erschwert.

Exercise 1: Dominante Farben in Bildern Exercise 2: RGB-Werte aus einem Bild extrahieren Exercise 3: Wie viele dominierende Farben?Exercise 4: Dominante Farben anzeigen Exercise 5: Dokumenten-Clustering Exercise 6: TF-IDF von Filmhandlungen Exercise 7: Top-Terme in Film-Clustern Exercise 8: Clustering mit mehreren Merkmalen Exercise 9: Clustering mit vielen Merkmalen Exercise 10: Grundlegende Checks für Cluster Exercise 11: FIFA 18: Was macht einen kompletten Spieler aus?Exercise 12: Zum Abschied!