DBSCAN演算法python實現

2021-09-13 17:25:49 字數 2619 閱讀 2825

dbscan原理是基於距離定義密度,使用時使用者需要自定義距離範圍eps和最小點數minpt。dnscan的演算法流程如下:

初始化核心點集,輸入距離範圍和最小核心點數

遍歷資料點,在給定距離和最小核心點數的情況下,得到核心點集合並儲存下每個點的鄰接點

從核心點集中隨機選出點,開始分簇。將其鄰域點加入至簇成員集合中,鄰域中的核心點儲存下來再進行迴圈,直至簇核心點為空則簇劃分完畢,再執行第3步。

詳細的演算法流程可檢視劉建平pinard部落格

python**如下:

# using utf-8

import numpy as np

def dbscan(x, minpt, esp, norm=1):

x = np.array(x)

n, d = x.shape

core_points = set() # 存放核心點

neighborhood = {} # 存放各個點的領域,用字典的形式

unexplore = set(np.arange(n)) # 為探索集合

cluster_result = # 儲存分類結果

if norm==1:

for i in range(n):

distance = abs(x - x[i, :]).sum(axis=1) # 計算到該點的距離

neighborhood_index = np.where(distance<=esp)[0] # 取出鄰域,得到的是ndarray

neighborhood_index = list(set(neighborhood_index) - )

neighborhood[str(i)] = neighborhood_index # 儲存領域

if len(neighborhood_index) >= minpt:

core_points.add(i)

else:

continue

elif norm==2:

for i in range(n):

distance = ((x - x[i, :]) ** 2).sum(axis=1) # 計算各節點的距離

neighborhood_index = np.where(distance<=esp)[0] # 取出鄰域

neighborhood[str(i)] = list(set(neighborhood_index) - ) # 儲存鄰域

if len(neighborhood_index) >= minpt:

core_points.add(i)

else:

continue

else:

print("請輸入支援的範數形式:1或2")

return none

print(neighborhood)

while len(core_points):

print("當前核心數量為", len(core_points))

cluster_core = set()

cluster_core.add(core_points.pop()) # 取出第乙個元素,core_points已被更改

print(cluster_core)

cluster_member = cluster_core.copy() # 深度拷貝,可以通過id(cluster_member)檢視記憶體位置

while len(cluster_core):

current_core = cluster_core.pop() # 當前核心

adding_cluster_core = core_points.intersection(set(neighborhood[str(current_core)])) # 簇核心新增

cluster_core.update(adding_cluster_core) # 新增簇核心

adding_member = unexplore.intersection(set(neighborhood[str(current_core)])) # 簇成員新增

cluster_member.update(adding_member) # 新增成員

unexplore.difference_update(cluster_member) # 更新unexplore

core_points.difference_update(cluster_core) # 更新core_points

return cluster_result

if __name__ == "__main__":

x = np.array([[1, 2],

[2, 1],

[2, 4],

[4, 3],

[5, 8],

[6, 7],

[6, 9],

[7, 9],

[9, 5],

[1, 12],

[3, 12],

[5, 12],

[3, 3]])

cluster_result = dbscan(x, minpt=3, esp=3, norm=1)

print(cluster_result)

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