
python实现六大分群质量评估指标(兰德系数、互信息、轮廓系数)
1 R语言中的分群质量——轮廓系数
因为先前惯用R语言,那么来看看R语言中的分群质量评估,节选自笔记︱多种常见聚类模型以及分群质量评估(聚类注意事项、使用技巧):
没有固定标准,一般会3-10分群。或者用一些指标评价,然后交叉验证不同群的分群指标。
一般的指标:轮廓系数silhouette(-1,1之间,值越大,聚类效果越好)(fpc包),兰德指数rand;R语言中有一个包用30种方法来评价不同类的方法(NbClust),但是速度较慢
商业上的指标:分群结果的覆盖率;分群结果的稳定性;分群结果是否从商业上易于理解和执行
轮廓系数旨在将某个对象与自己的簇的相似程度和与其他簇的相似程度进行比较。轮廓系数最高的簇的数量表示簇的数量的最佳选择。
一般来说,平均轮廓系数越高,聚类的质量也相对较好。在这,对于研究区域的网格单元,最优聚类数应该是2,这时平均轮廓系数的值最高。但是,聚类结果(k=2)的 SSE 值太大了。当 k=6 时,SEE 的值会低很多,但此时平均轮廓系数的值非常高,仅仅比 k=2 时的值低一点。因此,k=6 是最佳的选择。
2 python中的分群质量
主要参考来自官方文档:Clustering
部分内容来源于:机器学习评价指标大汇总
个人比较偏好的三个指标有:Calinski-Harabaz Index(未知真实index的模型评估)、Homogeneity, completeness and V-measure(聚类数量情况)、轮廓系数
1.1 Adjusted Rand index 调整兰德系数
>>> from sklearn import metrics
>>> labels_true = [0, 0, 0, 1, 1, 1]
>>> labels_pred = [0, 0, 1, 1, 2, 2]
>>> metrics.adjusted_rand_score(labels_true, labels_pred)
0.24
1.2 Mutual Information based scores 互信息
Two different normalized versions of this measure are available, Normalized Mutual Information(NMI) and Adjusted Mutual Information(AMI). NMI is often used in the literature while AMI was proposed more recently and is normalized against chance:
>>> from sklearn import metrics
>>> labels_true = [0, 0, 0, 1, 1, 1]
>>> labels_pred = [0, 0, 1, 1, 2, 2]
>>> metrics.adjusted_mutual_info_score(labels_true, labels_pred)
0.22504
1.3 Homogeneity, completeness and V-measure
同质性homogeneity:每个群集只包含单个类的成员。
完整性completeness:给定类的所有成员都分配给同一个群集。
>>> from sklearn import metrics
>>> labels_true = [0, 0, 0, 1, 1, 1]
>>> labels_pred = [0, 0, 1, 1, 2, 2]
>>> metrics.homogeneity_score(labels_true, labels_pred)
0.66...
>>> metrics.completeness_score(labels_true, labels_pred)
0.42...
两者的调和平均V-measure:
>>> metrics.v_measure_score(labels_true, labels_pred)
0.51...
1.4 Fowlkes-Mallows scores
The Fowlkes-Mallows score FMI is defined as the geometric mean of the pairwise precision and recall:
>>> from sklearn import metrics
>>> labels_true = [0, 0, 0, 1, 1, 1]
>>> labels_pred = [0, 0, 1, 1, 2, 2]
>>>
>>> metrics.fowlkes_mallows_score(labels_true, labels_pred)
0.47140...
1.5 Silhouette Coefficient 轮廓系数
>>> import numpy as np
>>> from sklearn.cluster import KMeans
>>> kmeans_model = KMeans(n_clusters=3, random_state=1).fit(X)
>>> labels = kmeans_model.labels_
>>> metrics.silhouette_score(X, labels, metric='euclidean')
...
0.55...
1.6 Calinski-Harabaz Index
这个计算简单直接,得到的Calinski-Harabasz分数值ss越大则聚类效果越好。Calinski-Harabasz分数值ss的数学计算公式是:
也就是说,类别内部数据的协方差越小越好,类别之间的协方差越大越好,这样的Calinski-Harabasz分数会高。
在scikit-learn中, Calinski-Harabasz Index对应的方法是metrics.calinski_harabaz_score.
在真实的分群label不知道的情况下,可以作为评估模型的一个指标。
同时,数值越小可以理解为:组间协方差很小,组与组之间界限不明显。
与轮廓系数的对比,笔者觉得最大的优势:快!相差几百倍!毫秒级
>>> import numpy as np
>>> from sklearn.cluster import KMeans
>>> kmeans_model = KMeans(n_clusters=3, random_state=1).fit(X)
>>> labels = kmeans_model.labels_
>>> metrics.calinski_harabaz_score(X, labels)
560.39...
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据成为新时代“石油”的今天,几乎每个职场人都在焦虑: “为什么别人能用数据驱动决策、升职加薪,而我面对Excel表格却无从 ...
2025-10-18数据清洗是 “数据价值挖掘的前置关卡”—— 其核心目标是 “去除噪声、修正错误、规范格式”,但前提是不破坏数据的真实业务含 ...
2025-10-17在数据汇总分析中,透视表凭借灵活的字段重组能力成为核心工具,但原始透视表仅能呈现数值结果,缺乏对数据背景、异常原因或业务 ...
2025-10-17在企业管理中,“凭经验定策略” 的传统模式正逐渐失效 —— 金融机构靠 “研究员主观判断” 选股可能错失收益,电商靠 “运营拍 ...
2025-10-17在数据库日常操作中,INSERT INTO SELECT是实现 “批量数据迁移” 的核心 SQL 语句 —— 它能直接将一个表(或查询结果集)的数 ...
2025-10-16在机器学习建模中,“参数” 是决定模型效果的关键变量 —— 无论是线性回归的系数、随机森林的树深度,还是神经网络的权重,这 ...
2025-10-16在数字化浪潮中,“数据” 已从 “辅助决策的工具” 升级为 “驱动业务的核心资产”—— 电商平台靠用户行为数据优化推荐算法, ...
2025-10-16在大模型从实验室走向生产环境的过程中,“稳定性” 是决定其能否实用的关键 —— 一个在单轮测试中表现优异的模型,若在高并发 ...
2025-10-15在机器学习入门领域,“鸢尾花数据集(Iris Dataset)” 是理解 “特征值” 与 “目标值” 的最佳案例 —— 它结构清晰、维度适 ...
2025-10-15在数据驱动的业务场景中,零散的指标(如 “GMV”“复购率”)就像 “散落的零件”,无法支撑系统性决策;而科学的指标体系,则 ...
2025-10-15在神经网络模型设计中,“隐藏层层数” 是决定模型能力与效率的核心参数之一 —— 层数过少,模型可能 “欠拟合”(无法捕捉数据 ...
2025-10-14在数字化浪潮中,数据分析师已成为企业 “从数据中挖掘价值” 的核心角色 —— 他们既要能从海量数据中提取有效信息,又要能将分 ...
2025-10-14在企业数据驱动的实践中,“指标混乱” 是最常见的痛点:运营部门说 “复购率 15%”,产品部门说 “复购率 8%”,实则是两者对 ...
2025-10-14在手游行业,“次日留存率” 是衡量一款游戏生死的 “第一道关卡”—— 它不仅反映了玩家对游戏的初始接受度,更直接决定了后续 ...
2025-10-13分库分表,为何而生? 在信息技术发展的早期阶段,数据量相对较小,业务逻辑也较为简单,单库单表的数据库架构就能够满足大多数 ...
2025-10-13在企业数字化转型过程中,“数据孤岛” 是普遍面临的痛点:用户数据散落在 APP 日志、注册系统、客服记录中,订单数据分散在交易 ...
2025-10-13在数字化时代,用户的每一次行为 —— 从电商平台的 “浏览→加购→购买”,到视频 APP 的 “打开→搜索→观看→收藏”,再到银 ...
2025-10-11在机器学习建模流程中,“特征重要性分析” 是连接 “数据” 与 “业务” 的关键桥梁 —— 它不仅能帮我们筛选冗余特征、提升模 ...
2025-10-11在企业的数据体系中,未经分类的数据如同 “杂乱无章的仓库”—— 用户行为日志、订单记录、商品信息混杂存储,CDA(Certified D ...
2025-10-11在 SQL Server 数据库操作中,“数据类型转换” 是高频需求 —— 无论是将字符串格式的日期转为datetime用于筛选,还是将数值转 ...
2025-10-10