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。
无监督学习是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算法的执行分为几个关键步骤:
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。
随机从数据集中选择K个点作为初始的质心(Centroids)。
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,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。
在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)