京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
数据聚类的简单应用
数据聚类data clustering:用来寻找紧密相关的事物,并将其可视化的方法。
1. 聚类时常被用于数据量很大(data-intensive)的应用中。
2. 聚类是无监督学习(unsupervised learning)的一个例子。无监督学习算法并不利用带有正确答案的样本数据进行“训练”,它们的目的是要在一组数据中找寻某种结构,而这些数据本身并不是我们要找的答案。
3. 聚类的结果不会告诉零售商每位顾客可能会买什么,也不会预测新来的顾客适合哪种时尚,聚类算法的目标是采集数据,然后从中找出不同的数组。
例如:可以通过聚类来对博客用户进行分类
这个说法的假设前提是:我们有众多的博客用户,但这些用户并没有显著的特征标签,在这种情况下,如何有效的对这些用户进行分类。这时候聚类就派上用场了。
基本过程:
1. 构建一个博客订阅源列表
2. 利用订阅源列表建立一个单词列表,将其实际用于针对每个博客的单词计数。
3. 我们利用上述单词列表和博客列表来建立一个文本文件,其中包含一个大的矩阵,记录者针对每个博客的所有单词的统计情况。(例如:可以用列对应单词,用行对应博客),一个可用的代码如下:
[python] view plain copy
import feedparser
import re
# Returns title and dictionary of word counts for an RSS feed
def getwordcounts(url):
# Parse the feed
d=feedparser.parse(url)
wc={}
# Loop over all the entries
for e in d.entries:
if 'summary' in e: summary=e.summary
else: summary=e.description
# Extract a list of words
words=getwords(e.title+' '+summary)
for word in words:
wc.setdefault(word,0)
wc[word]+=1
return d.feed.title,wc
def getwords(html):
# Remove all the HTML tags
txt=re.compile(r'<[^>]+>').sub('',html)
# Split words by all non-alpha characters
words=re.compile(r'[^A-Z^a-z]+').split(txt)
# Convert to lowercase
return [word.lower() for word in words if word!='']
4. 当然这里有很多可以减少需要统计的单词量的技巧,有些常用的习惯性用于可以从这些列表中删除掉。具体的构建过程这里省略不谈,感兴趣的可以参考相关书籍。
5. 进行聚类:这里有两种可用的方法
分级聚类:
分级聚类通过连续不断地将最为相似的群组两两合并,直到只剩一个群组为止,来构造出一个群组的层级结构。其过程可以参考下图:

图:分级聚类的过程
分级聚类基本算法如下:(这里省略了一些细节函数,如加载文件,计算皮尔逊相似度等)
[python] view plain copy
def hcluster(rows,distance=pearson):
distances={}
currentclustid=-1
# Clusters are initially just the rows
clust=[bicluster(rows[i],id=i) for i in range(len(rows))]
while len(clust)>1:
lowestpair=(0,1)
closest=distance(clust[0].vec,clust[1].vec)
# loop through every pair looking for the smallest distance
for i in range(len(clust)):
for j in range(i+1,len(clust)):
# distances is the cache of distance calculations
if (clust[i].id,clust[j].id) not in distances:
distances[(clust[i].id,clust[j].id)]=distance(clust[i].vec,clust[j].vec)
d=distances[(clust[i].id,clust[j].id)]
if d<closest:
closest=d
lowestpair=(i,j)
# calculate the average of the two clusters
mergevec=[
(clust[lowestpair[0]].vec[i]+clust[lowestpair[1]].vec[i])/2.0
for i in range(len(clust[0].vec))]
# create the new cluster
newcluster=bicluster(mergevec,left=clust[lowestpair[0]],
right=clust[lowestpair[1]],
distance=closest,id=currentclustid)
# cluster ids that weren't in the original set are negative
currentclustid-=1
del clust[lowestpair[1]]
del clust[lowestpair[0]]
clust.append(newcluster)
return clust[0]
待分级聚类完成后,我们可以采用一种图形化的方式来展现所得的结果,这种图被称为树状图(dendrogram),如下图所示。例如:我们针对博客数据进行聚类,以构造博客的层级结构,如果构造成功,我们将实现按主题对博客进行分组。

树状图的绘制,可以使用一个Python包:Python Imaging Library(PIL)
借助PIL,我们可以非常轻松地生成带有文本和线条的图形。
[python] view plain copy
from PIL import Image,ImageDraw<span style="font-family:Arial, Helvetica, sans-serif;background-color:rgb(255,255,255);"> </span>
首先,必须利用一个函数来返回给定聚类的总体高度。
此外,还必须知道节点的总体误差。萧条的长度会根据每个节点的误差进行相应的调整,所以我们需要根据总的误差值生成一个缩放因子scaling factor.
对于绘制的图形,线条越长就越表明,合并在一起的两个聚类差别很大,线条越短,则表示两个聚类的相似度很高。
K-均值聚类:
分级聚类的结果为我们返回了一棵形象直观的树。但存在两个缺点:
1. 没有额外投入的情况下,树形视图是不会真正将数据拆分成不同组的
2. 算法的计算量非常大,大数据集情况下,速度很慢
K-均值聚类:
预先告诉速算法希望生成的聚类数量,然后算法会根据数据的结构状况来确定聚类的大小。
算法首先会随机确定K个中心位置,然后将各个数据项分配给最临近的中心点。待分配完成之后,聚类中心就会移到分配给该聚类的所有节点的平均位置处,然后整个分配过程重新开始。这一过程会一直重复下去,知道分配过程不再产生变化为止。
代码如下:
[python] view plain copy
import random
def kcluster(rows,distance=pearson,k=4):
# Determine the minimum and maximum values for each point
ranges=[(min([row[i] for row in rows]),max([row[i] for row in rows]))
for i in range(len(rows[0]))]
# Create k randomly placed centroids
clusters=[[random.random()*(ranges[i][1]-ranges[i][0])+ranges[i][0]
for i in range(len(rows[0]))] for j in range(k)]
lastmatches=None
for t in range(100):
print 'Iteration %d' % t
bestmatches=[[] for i in range(k)]
# Find which centroid is the closest for each row
for j in range(len(rows)):
row=rows[j]
bestmatch=0
for i in range(k):
d=distance(clusters[i],row)
if d<distance(clusters[bestmatch],row): bestmatch=i
bestmatches[bestmatch].append(j)
# If the results are the same as last time, this is complete
if bestmatches==lastmatches: break
lastmatches=bestmatches
# Move the centroids to the average of their members
for i in range(k):
avgs=[0.0]*len(rows[0])
if len(bestmatches[i])>0:
for rowid in bestmatches[i]:
for m in range(len(rows[rowid])):
avgs[m]+=rows[rowid][m]
for j in range(len(avgs)):
avgs[j]/=len(bestmatches[i])
clusters[i]=avgs
return bestmatches
其过程如下图所示:
图:K-均值聚类
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 定义: 用户增长核心分析框架,刻画用户从接触产品到自发推荐的全生命周期,五个递进环节构建 ...
2026-09-15在数字化营销与精细化用户运营时代,企业传统的广撒网式营销模式成本高、转化率低,已无法适配精准商业竞争需求。客户画像作为大 ...
2026-09-15 很多数据分析师精通描述性统计,能熟练计算均值、中位数、标准差,但当被问到“用500个样本如何推断10万用户的真实满意度” ...
2026-09-15在MySQL数据库数据查询与数据分析中,GROUP BY与ORDER BY是使用频率极高的核心关键字。二者语法结构相似,常搭配使用,但核心功 ...
2026-09-14随着数字化治理、智慧运营、数字孪生技术的普及,数字体征成为衡量业务状态、系统运行、城市治理与企业经营健康度的核心体系。数 ...
2026-09-14 很多数据分析师沉迷于复杂的模型和算法,却忽略了数据分析的一项基础能力——描述性统计。事实上,大量商业分析问题,用描述 ...
2026-09-14在MySQL数据库运维与开发实践中,经常出现一种典型现象:数据库实际存储的数据量很小,数据表条数少、文件体积低,但服务器整体 ...
2026-09-11 很多数据分析师能熟练计算均值、标准差,但当被问到“总体和样本有什么区别”“参数和统计量有什么关系”“数据级别的高低如 ...
2026-09-11CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 定义: 将同一时间段内因具备相同属性或共同经历的用户划分为群体,分析其留存与生命周期价值 ...
2026-09-11在零售、商超、餐饮、线下门店等实体商业运营中,客流与销售额是衡量门店经营状态的两大核心指标。销售额是门店经营的最终结果, ...
2026-09-10在数据可视化体系中,柱形图是最基础、应用最广泛的图表类型,其中**累计柱形图(堆积柱状图)**是兼顾整体总量与内部结构的核心 ...
2026-09-10 许多数据分析师精通Excel函数和SQL查询,但当面对一张上万行的销售明细表,要快速回答“哪个地区销量最高”“哪款产品增长最 ...
2026-09-10在Python Pandas数据分析中,DataFrame是承载结构化数据的核心载体,数据清洗、数据修正、条件赋值、字段更新等实操场景,都离不 ...
2026-09-09 很多数据分析师掌握了Excel函数、会写SQL查询,但当被问到“数据从哪里来”“数据加工有哪些步骤”“如何使用分析工具连接数 ...
2026-09-09卡方检验(Chi-Square Test)是统计学中针对分类数据的经典显著性检验方法,核心用于判断两个离散分类变量是否相互独立、数据实 ...
2026-09-09CDA数据分析师 出品 作者:李诗怡 1. 销售漏斗阶段判断 题目:销售漏斗模型中,通过广告、社交媒体等方式触达品牌信息(如浏览品 ...
2026-09-07在Python数据分析中,Pandas库的DataFrame是最核心、最常用的结构化数据表对象,类似于Excel的二维表格,具备规整的行列结构、字 ...
2026-09-07在数据分析、经营复盘、业绩预测与经济统计工作中,平均增速(平均增长率)是衡量数据长期变化趋势、业务发展快慢的核心指标。不 ...
2026-09-07 很多数据分析师精通Excel单元格操作,但当被问到“表结构数据的基本处理单位是什么”“字段和记录的本质区别”“为什么表结 ...
2026-09-07随着大数据技术的快速发展,商业竞争逐步从传统的经验式经营转变为数据驱动的精细化运营。海量的用户行为数据、交易数据、运营数 ...
2026-09-04