LVQ算法C++代码：实现高效的聚类算法 |21xrx.com

LVQ算法C++代码：实现高效的聚类算法

2023-07-08 08:27:23 深夜i -- --

LVQ算法 C++代码高效聚类算法

LVQ算法是一种基于监督学习的聚类算法，它通过将样本点分配到不同的聚类中心来实现聚类的效果。该算法最初由Teuvo Kohonen在1995年提出，目的是为了解决传统聚类算法在高维数据集合下的效率问题。LVQ算法在图像处理、文本分类等领域具有广泛的应用。

LVQ算法的C++代码实现如下：


#include <iostream>
#include <math.h>
using namespace std;
#define MAX_ITER 10000      // 最大迭代次数
#define ALPHA 0.5        // 学习率
#define TOLERANCE 0.001     // 误差容忍度
int m, n, k;           // 输入的矩阵大小和聚类数
double X[1000][1000], W[1000][1000]; // 存储输入的矩阵和随机选择的聚类中心
// 聚类函数
int LVQ(double alpha, double* input, double* output)
{
  int index = 0;
  double min_distance = 100000000000.0, distance = 0.0, dv = 0.0;
  // 找到距离输入最近的聚类中心
  for (int i = 0; i < k; i++)
  {
    distance = 0.0;
    for (int j = 0; j < m; j++)
    {
      dv = input[j] - W[i][j];
      distance += dv * dv;
    }
    distance = sqrt(distance);
    if (distance < min_distance)
    
      min_distance = distance;
      index = i;
    
  }
  // 更新聚类中心
  for (int j = 0; j < m; j++)
  {
    W[index][j] += alpha * (input[j] - W[index][j]);
  }
  output[index] = 1;
  return index;
}
// 计算聚类效果
double CalculateError()
{
  double error = 0.0, min_distance = 100000000000.0, distance = 0.0;;
  int index = 0;
  for (int i = 0; i < n; i++)
  {
    min_distance = 100000000000.0;
    for (int j = 0; j < k; j++)
    {
      distance = 0.0;
      for (int h = 0; h < m; h++)
      {
        distance += (X[i][h] - W[j][h]) * (X[i][h] - W[j][h]);
      }
      distance = sqrt(distance);
      if (distance < min_distance)
      
        min_distance = distance;
        index = j;
      
    }
    error += min_distance;
  }
  return error;
}
// 主函数
int main(int argc, const char * argv[])
{
  cout << "请输入数据集的行数、列数和聚类数" << endl;
  // 输入基本信息
  cin >> n >> m >> k;
  srand((unsigned)time(NULL)); // 生成随机数种子
  for (int i = 0; i < k; i++) // 随机选择k个聚类中心
  {
    for (int j = 0; j < m; j++)
    {
      W[i][j] = (double)(rand() % 1000) / 1000;
    }
  }
  double error = 10000000000.0, last_error = 0.0;
  int count = 0;
  // 不断更新聚类中心，直到误差小于容忍度，或者达到最大迭代次数
  while (count < MAX_ITER && fabs(last_error - error) > TOLERANCE)
  {
    last_error = error;
    cout << "迭代次数：" << count << ", 误差：" << error << endl;
    for (int i = 0; i < n; i++)
    {
      double output[1000] = { 0 };
      int index = LVQ(ALPHA, X[i], output);
    }
    error = CalculateError();
    count++;
  }
  return 0;
}

该代码实现了LVQ算法的基本功能，可以对输入的数据集进行聚类，通过迭代的方式不断更新聚类中心，直到误差小于容忍度或者达到最大迭代次数。

需要注意的是，该算法在某些情况下可能会收敛到局部最优解，因此需要选择合适的随机种子和初始聚类中心来保证结果的准确性。此外，在处理大规模高维数据集时，该算法的效率仍然存在局限性，需要结合其他方法进行处理。

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