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重构python中的K-means算法,使用numpy

K-means算法是一种常用的聚类算法,用于将数据集划分为K个不同的类别。在重构Python中的K-means算法时,可以使用NumPy库来提高计算效率。

首先,需要导入NumPy库和其他必要的库:

代码语言:txt
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import numpy as np
import random

接下来,可以定义一个函数来实现K-means算法的重构:

代码语言:txt
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def k_means(data, k, max_iterations):
    # 随机选择k个初始聚类中心
    centroids = random.sample(list(data), k)
    
    for _ in range(max_iterations):
        # 初始化聚类结果
        clusters = [[] for _ in range(k)]
        
        # 将每个数据点分配到最近的聚类中心
        for point in data:
            distances = [np.linalg.norm(point - centroid) for centroid in centroids]
            cluster_index = np.argmin(distances)
            clusters[cluster_index].append(point)
        
        # 更新聚类中心为每个聚类的平均值
        for i in range(k):
            centroids[i] = np.mean(clusters[i], axis=0)
    
    return clusters, centroids

在这个重构的K-means算法中,data是输入的数据集,k是聚类的数量,max_iterations是最大迭代次数。函数返回聚类结果clusters和最终的聚类中心centroids

接下来,可以使用一个示例数据集来测试这个重构的K-means算法:

代码语言:txt
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data = np.array([[1, 2], [1, 4], [1, 0], [4, 2], [4, 4], [4, 0]])
k = 2
max_iterations = 10

clusters, centroids = k_means(data, k, max_iterations)
print("聚类结果:")
for i, cluster in enumerate(clusters):
    print(f"聚类{i+1}: {cluster}")
print("聚类中心:")
for i, centroid in enumerate(centroids):
    print(f"聚类中心{i+1}: {centroid}")

运行以上代码,将得到如下输出:

代码语言:txt
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聚类结果:
聚类1: [array([1, 2]), array([1, 4]), array([1, 0])]
聚类2: [array([4, 2]), array([4, 4]), array([4, 0])]
聚类中心:
聚类中心1: [1. 2.]
聚类中心2: [4. 2.]

这个示例展示了如何使用重构的K-means算法对一个简单的二维数据集进行聚类。根据聚类结果,可以看到数据被成功分为两个聚类,并得到了相应的聚类中心。

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