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联合聚类算法研究及应用

作　者: 王跃
导　师: 张仲非
学　校: 浙江大学
专　业: 电子与通信工程
关键词: 联合聚类非负矩阵分解 EM算法文本挖掘
分类号: TP311.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 82次
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内容摘要

聚类分析技术以研究对象之间的相似性为基础,将具有类似模式的对象在茫茫的数据集中聚集成多个不同的类。多年来,聚类分析是被国内外专家学者深入研究和学习,提出了很多优秀的方法,取得了很多不错的成果,使得这项效果显著、功能强大的数据挖掘分析技术得到了很大的发展。近年来,随着计算机技术的日新月异,互联网行业的飞速发展,数据信息越来越丰富,规模越来越庞大,人们逐渐的发现,传统的基于单一类型的聚类技术由于其自身存在的伸缩性能较差、处理多类型数据能力匮乏等缺点,已经越来越不能满足用户的需求。在这样的背景下,针对二类型乃至多类型数据的联合聚类技术应运而生。多类型联合聚类技术近年来吸引了越来越多的眼球,这项技术应用广泛,能在基因分析、搜索引擎、电子商务等多个领域发挥极大的作用,但其发展仍然有很大局限性和不成熟性。本文就此课题开展研究,主要做了四方面的工作：(1)简单的介绍了聚类分析技术的历史背景、研究意义以及国内外的研究现状,深入分析已有的聚类分析技术的发展情况,仔细剖析了这些技术的优缺点。(2)基于对这些已有的优秀的聚类技术的分析和理解,本文建立了一种基于EM迭代更新的非负矩阵分解(Tri-NMF)的模型,该模型结合了复杂谱图划分原理以及基于准则划分原理的长处,同时加入权重调整因子,使得模型在综合了两者优点的同时又能针对不同的数据进行灵活的调整。(3)在此模型的理论基础之上,建立了一套基于Tri-NMF模型的联合聚类算法族,囊括了二类型乃至多类型数据联合聚类的硬分析方法和软分析方法。(4)为了验证系统的有效性和实用性,本文抽取了两个标准数据集进行了充分细致的实验。实验结果显示,在准确率(AC)和归一化互信息(NMI)两个经典的被广泛采用作为聚类分析技术衡量指标的表现上,本文提出的联合聚类方法族都要优于其他几种已有的优秀的聚类分析技术。这些都证明了本文提出的基于Tri-NMF模型的联合聚类算法族的有效性和正确性,以及良好的伸缩性能,因此具有很好的实用价值和应用前景。

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-9
1. 绪论  9-16
  1.1 概述  9-10
  1.2 课题背景、研究意义和国内外现状  10-14
    1.2.1 研究背景  10
    1.2.2 研究意义以及应用前景  10-12
    1.2.3 国内外研究现状  12-14
  1.3 论文主要研究内容和组织  14-16
    1.3.1 论文主要研究内容  14
    1.3.2 论文组织和安排  14-16
2. 聚类分析计算研究基础  16-38
  2.1 概述  16-17
  2.2 模式相关性测度  17-21
    2.2.1 距离测度  17-19
    2.2.2 相似测度  19-20
    2.2.3 匹配测度  20-21
  2.3 常用聚类算法研究  21-37
    2.3.1 传统基础聚类自法分析  21-29
    2.3.2 谱系聚类常用算法研究  29-34
    2.3.3 联合聚类算法分析  34-37
  2.4 本章小结  37-38
3. 课题模型整体设计和分析  38-51
  3.1 模型的建立和分析  38-43
  3.2 硬联合聚类模型研究  43-46
    3.2.1 二类型简单数据硬联合聚类  43-44
    3.2.2 复杂数据硬联合聚类  44-46
  3.3 软联合聚类模型研究  46-50
    3.3.1 二类型简单数据软联合聚类  47-48
    3.3.2 复杂数据软联合聚类分析  48-50
  3.4 本章小结  50-51
4. 模型的实现及实验  51-64
  4.1 模型的具体实现  51-54
    4.1.1 整体架构实现  51-52
    4.1.2 联合聚类算法部分具体实现  52-54
    4.1.3 界面展示  54
  4.2 实验以及评估  54-59
    4.2.1 实验数据及相关说明  54-55
    4.2.2 基TAC(Accuracy)的效果评估方法  55-57
    4.2.3 基于NMI(Normalized Mutual Information)的效果评估方法  57-59
  4.3 系统参数选取问题及其他结果展示  59-62
    4.3.1 单词聚类数term_K的选取问题  59-60
    4.3.2 λ的选取问题  60-61
    4.3.3 其他效果展示  61-62
  4.4 本章小结  62-64
5. 总结和展望  64-66
  5.1 论文工作总结  64-65
  5.2 展望  65-66
参考文献  66-67

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