基于不同粒子群算法的模糊c均值聚类算法的比较

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1、基于不同粒子群算法的模糊C均值聚类算法的比较//.paper.edu-1-中国科技论文在线基于不同粒子群算法的模糊C均值聚类算法的比较黄新建*作者简介：黄新建，（1986-），男，硕士研究生，主要研究方向为粒子群优化算法及其在时间序列聚类中的应用（中国矿业大学计算机科学与技术学院，江苏徐州221008）5摘要：通过聚类方法对数据中的有效信息进行提取已成为研究热点。在粒子以隶属度进行编码的基础上，本文把五种不同的粒子群优化算法应用于模糊C均值聚类算法中，详尽地比较了五种方法的聚类效果。首先介绍了模糊C均值聚类算法和五种不同的粒子群算法，通过以隶属度对粒子进行编码将不同的粒子群算法应用于模糊C均

2、值聚类算法以解决模糊聚类问题。最后通过实验比较了各种方法的异同并对结果进行了分析。10关键词：聚类；模糊隶属度；模糊C均值聚类算法；粒子群优化算法中图分类号：TP301.6TheComparisonofFuzzyC-MeansBasedonDifferentParticleSwarmOptimizationAlgorithm15HUANGXinjian(SchoolofComputerScience&Technology,ChinaUniversityofMine&Technology,JiangSuXuZhou221008)Abstract:Toextracteffecti

3、veinformationofdatabyclusteringmethodhasbecomeahotspot.Whiletheparticleisencodedbymembership,thefivedifferentparticleswarmoptimization20algorithmsareappliedtofuzzyCmeansclusteringalgorithm,withthedetailedcomparisonofthefivemethodsofclusteringeffectgiven.Firstly,fuzzyCmeansclusteringalgorithmandfive

4、differentparticleswarmalgorithmsareintroduced.ThendifferentparticleswarmalgorithmsareappliedtofuzzyCmeansclusteringalgorithmtosolvethefuzzyclusteringproblemwhiletheparticleisencodebymembership.Finally,thesimilaritiesanddifferencesofvariousmethodsare25comparedbyexperimentsandtheresultswereanalyzed.K

5、eywords:clustering;fuzzymembership;fuzzycmeansalgorithm;particleswarmalgorithm0引言模糊C-means聚类算法[1-2]（FCM）是实际应用中使用较为广泛的基于目标函数的划分30式聚类方法之一。在FCM中，聚类问题被描述为一个带约束的优化问题。但FCM存在一定的缺点，如数据集维数较高时，其聚类效果较差，以至于较难找到全局最优，因此对FCM的改进已成为一个研究方向。粒子群优化算法[3]（PSO）通过种群中独立个体间的信息合作和信息共享来搜索最优解，PSO是一种基于种群合作方法的进化计算算法。已有众多学者研究了基于粒子

6、群优化算法的模糊C均值聚类算法[4]。其中，ThomasA.Runkler等在文章[4]35中提出了通过隶属度对粒子进行编码，从而实现将粒子群优化算法应用于解决模糊C均值聚类算法，以实现基于粒子群的模糊聚类算法。在本文中首先使用了原始粒子群算法、标准粒子群算法、带收缩因子的粒子群算法、规范的粒子群算法和一类改进的粒子群算法[5]等五种不同的粒子群优化算法。随后在以隶属度对粒子进行编码的基础上，依据文献[4]中方法将五种不同的算法与模糊C均值聚类算法相40结合。最后通过实验详细比较了各种方法的效果并进行了分析总结。//.paper.edu-2-中国科技论文在线1模糊C均值聚类算法由于在FCM中

7、，隶属度的取值范围被大大扩展，所以使得FCM中样本对于不同类的隶属度的值可以从0到1内的任意取值，因而更加符合现实情况，所以有较好的数据表现能力。现在FCM也已成为聚类领域的研究热点之一[2]。45设样本集X的样本数为n，分类数为c，并且设},...,,{21nxxxX=，有piRx∈和2≤c＜n。已知其目标函数为∑∑==??=nkikcimikmexEUJ121

8、

9、

10、

11、)(),(μ（1.1）其中设m是∈（0