K-Means聚类算法实践

K-Means聚类算法是无监督学习领域中的一个重要算法,它可以帮助将数据集分成多个簇,使得簇内的点尽可能相似,而簇间的点尽可能不同。在本文中,将探讨K-Means算法的工作原理,并在PySpark平台上进行实践操作。

无监督学习简介

无监督学习机器学习中的一种方法,与有监督学习不同,它不需要预先定义的标签。在无监督学习中,目标是发现数据中的模式,而不是预测输出。K-Means聚类算法就是无监督学习中的一种,它通过将数据点分组成若干个簇来实现数据的分割。

K-Means算法的步骤

K-Means算法的执行分为几个关键步骤:

  1. 确定簇的数量。可以通过多种方法来选择适当的簇数量,例如肘部法则(Elbow Method)和领域知识。

  2. 随机从数据集中选择K个点作为初始的质心(Centroids)。

  3. 将每个数据点分配给最近的质心,形成簇。

在PySpark上实现K-Means聚类

PySpark上实现K-Means聚类,首先需要初始化Spark对象,然后读取数据集,并进行模型训练和评估。以下是具体的实现步骤:

from pyspark.sql import SparkSession spark = SparkSession.builder.appName('intro_cluster').getOrCreate()

首先,从PySpark的SQL模块中创建SparkSession对象,并初始化名为'intro_cluster'的会话。

from pyspark.ml.clustering import KMeans

接下来,从PySpark的ML库中导入KMeans模块,以便使用K-Means聚类算法

dataset_kmeans = spark.read.format("libsvm").load("sample_kmeans_data.txt") dataset_kmeans.show()

使用libsvm格式读取数据集,并使用show函数查看数据集的前几行。

dataset_kmeans.head(5)

head函数可以帮助快速查看数据集的前几行,以便对数据有一个初步的了解。

dataset_kmeans.printSchema()

printSchema函数可以显示数据集的结构,包括列名和数据类型。

K-Means聚类中,不需要预测标签,而是通过簇的数量来分割数据。可以通过设置不同的簇数量来比较模型的效果。

kmeans_2_cluster = KMeans().setK(2).setSeed(1) first_model = kmeans_2_cluster.fit(dataset_kmeans) predictions_first_model = first_model.transform(dataset_kmeans) predictions_first_model.show() from pyspark.ml.evaluation import ClusteringEvaluator evaluator = ClusteringEvaluator() silhouette_2_clusters = evaluator.evaluate(predictions_first_model) print("Silhouette evaluation results = " + str(silhouette_2_clusters)) two_centroid = first_model.clusterCenters() print("Center of clusters: ") for c in two_centroid: print(c)
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