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python实现DBSCAN算法

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去年写的算法,纯python实现,现在贴上来。(运行效率真的捉急。。。。)

 

遍历的时候插入了过多的循环导致运行效率有点捉急。可得好好补补算法了。还有就是太菜了= =

 

关于这个算法的介绍有很多这里上 WIKI

 

先上结果

 

 

大致流程

 

 

    1. 先根据给定的半径 r 确定中心点,也就是这类点在半径r内包含的点数量 n 大于我们的要求(n>=minPionts)

 

    1. 然后遍历所有的中心点,将 互相可通达 的中心点与其包括的点分为一组

 

    1. 全部分完组之后,没有被纳入任何一组的点就是离群点啦!

 

 

导入相关依赖

 

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn import datasets

 

求点跟点之间距离(欧氏距离)

 

def cuircl(pointA,pointB):
    distance = np.sqrt(np.sum(np.power(pointA - pointB,2)))
    return distance

 

求临时簇,即确定所有的中心点,非中心点

 

def firstCluster(dataSets,r,include):
    cluster = []
    m = np.shape(dataSets)[0]
    ungrouped = np.array([i for i  range (m)])
    for i in range (m):
        tempCluster = []
        #第一位存储中心点簇
        tempCluster.append(i)
        for j in range (m):
            if (cuircl(dataSets[i,:],dataSets[j,:]) < r and i != j ):
                tempCluster.append(j)
        tempCluster = np.mat(np.array(tempCluster))
        if (np.size(tempCluster)) >= include:
            cluster.append(np.array(tempCluster).flatten())
    #返回的是List
    center=[]
    n = np.shape(cluster)[0]
    for k in range (n):
        center.append(cluster[k][0])
    #其他的就是非中心点啦
    ungrouped = np.delete(ungrouped,center)
    #ungrouped为非中心点
    return cluster,center,ungrouped

 

将所有中心点遍历并进行聚集

 

def clusterGrouped(tempcluster,centers):
    m = np.shape(tempcluster)[0]
    group = []
    #对应点是否遍历过
    position = np.ones(m)
    unvisited = []
    #未遍历点
    unvisited.extend(centers)
    #所有点均遍历完毕
    for i  in range (len(position)):
        coreNeihbor = []
        result = []
        #删除第一个
        #刨去自己的邻居结点,这一段就类似于深度遍历
        if position[i]:
        #将邻结点填入
            coreNeihbor.extend(list(tempcluster[i][:]))
            position[i] = 0
            temp = coreNeihbor
        #按照深度遍历遍历完所有可达点
        #遍历完所有的邻居结点
            while len(coreNeihbor) > 0 :
                #选择当前点
                present = coreNeihbor[0]
                for j in range(len(position)):
                    #如果没有访问过
                    if position[j] == 1:
                        same = []
                        #求所有的可达点
                        if (present in tempcluster[j]):
                            cluster = tempcluster[j].tolist()
                            diff = []
                            for x in cluster:
                                if x not in temp:
                                    #确保没有重复点
                                    diff.append(x)
                            temp.extend(diff)
                            position[j] = 0
                # 删掉当前点
                del coreNeihbor[0]
                result.extend(temp)
            group.append(list(set(result)))
        i +=1
    return group

 

核心算法完毕!

 

生成同心圆类型的随机数据进行测试

 

#生成非凸数据 factor表示内外圈距离比
X,Y1 = datasets.make_circles(n_samples = 1500, factor = .4, noise = .07)

#参数选择,0.1为圆半径,6为判定中心点所要求的点个数,生成分类结果
tempcluster,center,ungrouped = firstCluster(X,0.1,6)
group = clusterGrouped(tempcluster,center)

#以下是分类后对数据进行进一步处理
num = len(group)
voice = list(ungrouped)
Y = []
for i in range (num):
   Y.append(X[group[i]])
flat = []
for i in range(num):
    flat.extend(group[i])
diff = [x for x in voice if x not in flat]
Y.append(X[diff])
Y = np.mat(np.array(Y))

 

绘图~

 

color = ['red','blue','green','black','pink','orange']
for i in range(num):
    plt.scatter(Y[0,i][:,0],Y[0,i][:,1],c=color[i])
plt.scatter(Y[0,-1][:,0],Y[0,-1][:,1],c = 'purple')
plt.show()

 

结果:

 

紫色点就是离散点

 

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