[發(fā)明專利]一種聚類中心的確定方法、確定系統(tǒng)及一種聚類方法

在審

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• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN107480724A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王春枝;劉川;葉志偉;胡繼雄;陳宏偉;劉偉;宗欣露;蘇軍;嚴(yán)靈毓;陳穎哲;任紫扉;王俊
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所11569
• 代理人: 王戈

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域，特別是涉及一種聚類方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，隨之產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量急劇增加，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理方法已經(jīng)無法滿足要求，聚類分析作為一種大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)再次成為研究熱點(diǎn)。聚類分析是一種重要的無監(jiān)督學(xué)習(xí)方法，聚類分析的目的是尋找隱藏在數(shù)據(jù)中的結(jié)構(gòu)，并按照某種相似性度量，盡可能地使具有相同性質(zhì)的數(shù)據(jù)歸于同一類。

然而，傳統(tǒng)的K均值(K-means)聚類算法的初始聚類中心是隨機(jī)選取的。對于多次迭代的聚類算法，本次迭代的聚類中心是通過更新上一次迭代的中心得到的，因此，作為聚類結(jié)果的計算基礎(chǔ)，初始聚類中心的選取至關(guān)重要。如果初始聚類中心是隨機(jī)產(chǎn)生的，很難收斂到正確的聚類結(jié)果。

因此，如何確定K均值算法的初始聚類中心，成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟需解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種聚類中心的確定方法，通過傳播處理可以從優(yōu)化搜索的角度出發(fā)進(jìn)行進(jìn)化，使聚類中心一代又一代地優(yōu)化，并逼進(jìn)最優(yōu)聚類中心。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種聚類中心的確定方法，所述確定方法包括：

構(gòu)建包括多個水波的水波群，并隨機(jī)初始化各所述水波的位置、波高和波長，其中，每個所述水波包括m個聚類中心；

對所述水波群中的各所述水波進(jìn)行傳播處理；

分別判斷傳播處理后的各水波的適應(yīng)度值是否大于傳播處理前的水波的適應(yīng)度值，得到第一判斷結(jié)果；

若所述第一判斷結(jié)果表示傳播處理后的水波的適應(yīng)度值大于傳播處理前的水波的適應(yīng)度值，則用傳播處理后的水波代替所述水波群中傳播處理前的水波；

若所述第一判斷結(jié)果表示傳播處理后的水波的適應(yīng)度值小于或等于傳播處理前的水波的適應(yīng)度值，則更新所述水波群中傳播處理前的水波的波高和波長，且傳播處理前的水波的位置保持不變；

根據(jù)各所述第一判斷結(jié)果更新所述水波群，并更新所述水波群的迭代次數(shù)；

判斷更新后的迭代次數(shù)是否小于設(shè)定的進(jìn)化代數(shù)，得到第二判斷結(jié)果；

若所述第二判斷結(jié)果表示更新后的迭代次數(shù)小于設(shè)定的進(jìn)化代數(shù)，則返回繼續(xù)對更新后的所述水波群中的各所述水波進(jìn)行傳播處理；

若所述第二判斷結(jié)果表示更新后的迭代次數(shù)等于設(shè)定的進(jìn)化代數(shù)，則計算更新后的所述水波群中各水波的適應(yīng)度值，篩選出更新后的所述水波群中適應(yīng)度值最大的水波作為最優(yōu)水波，所述最優(yōu)水波的聚類中心為最優(yōu)聚類中心。

可選的，所述判斷所述傳播處理后的各水波的適應(yīng)度值是否大于所述傳播處理前的水波的適應(yīng)度值，得到第一判斷結(jié)果，具體包括：

根據(jù)公式：分別計算各傳播處理前的水波的適應(yīng)度值及傳播處理后的水波的適應(yīng)度值，其中，p表示常數(shù)，F(xiàn)_c表示適應(yīng)度函數(shù)，m表示聚類中心的個數(shù)，x_i表示第i個聚類的聚類中心，1≤i≤m，c_ij為表示第i個聚類內(nèi)的第j個數(shù)據(jù)對象,d(x_i,c_ij)表示第i個聚類內(nèi)的第j個數(shù)據(jù)對象與第i個聚類的聚類中心的距離；

判斷各傳播處理后的水波的適應(yīng)度值是否大于傳播處理前的水波的適應(yīng)度值，得到第一判斷結(jié)果。

可選的，所述對所述水波群中的各所述水波進(jìn)行傳播處理前還包括：

計算各所述水波的適應(yīng)度值，篩選出適應(yīng)度值最大的水波作為當(dāng)前最優(yōu)水波；

判斷所述當(dāng)前最優(yōu)水波的適應(yīng)度值是否大于或者等于設(shè)定的適應(yīng)度閾值，獲得第三判斷結(jié)果；

當(dāng)所述第三判斷結(jié)果表示所述當(dāng)前最優(yōu)水波的適應(yīng)度值大于或者等于設(shè)定的適應(yīng)度閾值，則所述當(dāng)前最優(yōu)水波的聚類中心為最優(yōu)聚類中心；

當(dāng)所述第三判斷結(jié)果表示所述當(dāng)前最優(yōu)水波的適應(yīng)度值小于設(shè)定的適應(yīng)度閾值，則對所述水波群中的各所述水波進(jìn)行傳播處理。

可選的，所述用傳播處理后的水波代替所述水波群中傳播處理前的水波，具體包括：

判斷所述傳播處理后的水波的適應(yīng)度值是否大于所述當(dāng)前最優(yōu)水波的適應(yīng)度值，獲得第四判斷結(jié)果；

若所述第四判斷結(jié)果表示所述傳播處理后的水波的適應(yīng)度值小于或等于所述當(dāng)前最優(yōu)水波的適應(yīng)度值，則用傳播處理后的水波代替所述水波群中傳播處理前的水波；

若所述第四判斷結(jié)果表示所述傳播處理后的水波的適應(yīng)度值大于所述當(dāng)前最優(yōu)水波的適應(yīng)度值，則對所述傳播處理后的水波進(jìn)行碎浪處理，獲得多個子波；

計算各所述子波的適應(yīng)度值；