[block id=”bo-sung-1″]

Phân tích chùm là việc nhóm các phần tử trong tập hợp đã cho thành các chùm sao cho các phần tử trong cùng chùm tương tự nhau theo những dấu hiệu nào đó. Khi chùm được xây dựng, những phần tử trong cùng một chùm sẽ có sự tương tự nhiều hơn so với những phần tử của chùm khác.
Có rất nhiều ứng dụng trong y học, kinh tế, kỹ thuật, xã hội,
Trong phân tích chùm truyền thống (không mờ), các nhà khoa học đã nghiên cứu các phương pháp phân tích chùm thứ bậc và không thứ bậc với các tiêu chuẩn đánh giá khác nhau như khoảng cách hay độ rộng chùm. Tuy nhiên các phương pháp phân tích chùm không mờ đòi một phần tử phải thuộc hoặc không thuộc một chùm một cách rõ ràng, điều này không thực sự hợp lý khi trong thực tế có nhiều phần tử nằm ở những vị trí “nhạy cảm” đan xen giữa các chùm.

de_tai_phan_tich_chum_mo_va_khong_mo_cac_phan_tu_roi_rac
docx59 trang | Chia sẻ: lecuong1825 | Ngày: 18/07/2016 | Lượt xem: 1594 | Lượt tải: 2download

Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Đề tài Phân tích chùm mờ và không mờ các phần tử rời rạc, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

PHẦN MỞ ĐẦU
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Phân tích chùm là việc nhóm các phần tử trong tập hợp đã cho thành các chùm sao cho các phần tử trong cùng chùm tương tự nhau theo những dấu hiệu nào đó. Khi chùm được xây dựng, những phần tử trong cùng một chùm sẽ có sự tương tự nhiều hơn so với những phần tử của chùm khác.
Có rất nhiều ứng dụng trong y học, kinh tế, kỹ thuật, xã hội,
Trong phân tích chùm truyền thống (không mờ), các nhà khoa học đã nghiên cứu các phương pháp phân tích chùm thứ bậc và không thứ bậc với các tiêu chuẩn đánh giá khác nhau như khoảng cách hay độ rộng chùm. Tuy nhiên các phương pháp phân tích chùm không mờ đòi một phần tử phải thuộc hoặc không thuộc một chùm một cách rõ ràng, điều này không thực sự hợp lý khi trong thực tế có nhiều phần tử nằm ở những vị trí “nhạy cảm” đan xen giữa các chùm.
Nghiên cứu chùm có kèm theo xác suất gọi là phân tích chùm mờ. Phương pháp này khắc phục nhược điểm của phương pháp phân tích chùm không mờ khi tập dữ liệu có các phần tử nằm gần biên giới giữa các chùm.
Mặc dù đã được quan tâm nhiều, nhưng các tài liệu về phân tích chùm cũng được trình bày khá rời rạc, do đó các ứng dụng thực tế cũng chỉ xét cho từng trường hợp riêng biệt không có sự so sánh đối chiếu.
Với mong muốn tổng hợp các phương pháp xây dựng chùm mờ và không mờ cho các phần tử rời rạc làm cơ sở để nghiên cứu lý thuyết vấn đề này, đặc biệt vấn đề tính toán cho số liệu thực tế lớn để áp dụng cho nhiều lĩnh vực khác nhau em chọn đề tài Phân tích chùm mờ và không mờ các phần tử rời rạc.
TỔNG QUAN VỀ PHÂN TÍCH CHÙM
Khái niệm phân tích chùm.
Chùm coi như là một đối tượng (phần tử, điểm). trong đó mỗi đối tượng dần tới đối tượng trung tâm của một chum và những thánh viên của những chùm khác nhau thì không tương tự nhau. Hay nói ngắn ngọn là ta sẽ thực hiện cực đại hóa sự tương tự giữa các đối tượng cùng một chum, nhưng cực tiểu hóa các đối tượng khác chum. Trong ý nghĩa, chum có thể xem như là “mật độ cao khu vực” của một không gian đa chiều.
Quá trình nhốm các đối tượng vào cùng một chùm được gọi là việc xếp nhóm (clastering). Clastering đề cập tới vấn đề quang trọng nhất là nghiêm cứu không giám sát ( unsperviced learning) – không có thông tin về nhãn lớp của đối tượng. Hay nói cách khác, đây là công việc “ xử lí để tổ chức các đối tượng vào các nhóm mà trong đó, các phần tử của mỗi nhóm giống nhau theo một nghĩa nào đó”. Phân tích chùm là một lớp các kĩ thuật được sử dụng để phân loại các đối tượng hoặc các trường hợp thành các nhóm đối tượng gọi là chùm. Phân tích chùm còn được gọi là phân tích phân loại hoặc phân loại số.
Phân tích chùm dữ liệu là một lĩnh vực nghiên cứu đầy thách thức và công việc này luôn đặc ra những yêu cầu đặc thù sau đây:
Tính khả mở: Nhiều thuật toán phân tích chùm hoạt động tốt trên nhựng tập dữ liệu nhỏ-bao gồm vài tram đối tượng dữ liệu. Tuy nhiên, một cơ sở dữ liệu lớn bao gồm hàng triệu, hàng tỉ đối tượng. xếp nhóm trên tập dữ liệu lớn có thể dẫn tới kết quả kém. Các thuật toán này có tính khả mở cao là rất cần thiết.
Khả năng phát hiện được các nhóm có hình dạng bất kì: các thuật toán phải tìm ra được các nhóm có hình dạng bất kì, bao gồm những hình có kẻ hở, lõm hoặc lồng nhau.
Thích nghi với các kiểu dữ liệu khác nhau: thuật toán có thể áp dụng hiệu quả cho việc phân chùm với điều kiện dữ liệu khác nhau như: dữ liệu số, nhị phân,và thích nghi với các kiểu dữ liệu hỗn hợp của các dữ liệu đơn trên.
Khả năng làm việc được với các dữ liệu chứa nhiễu: cơ chế phân chum thích ứng được với nhiều điểm nhiễu.
Không nhạy cảm với thứ tự dữ liệu đầu vào: tức là kết quả phân chum độc lập với dữ liệu input
Giảm thiểu yêu cầu với tham số đầu vào: dữ liệu không cần phải có kiến thức tiên nhiệm nào
Xử lí được dữ liệu đa chiều: tức là thuộc tính dữ liệu lớn.
Có thể phân chum trên cơ sở ràng buộc: các ứng dụng thực tế có thể cần phân chum dưới điều kiện rang buộc, Chẳng hạn công việc của bạn là chọn một vị trí dể đặt máy ATM trong thành phố, Đây có thể là cả một thử thách của phân tích chum khi dựa vào bài toán thực tế các lĩnh vực đời sống, tìm ra cách phân tích chum tốt đối với dữ liệu đầu vào mà vẫn tôn trọng các rang buộc ban đầu.
Tính có thể hiểu được, tiện lợi và khả dụng: Người dùng luôn mong nhận được một bộ phân chùm có thể hiểu được và tiện lợi. Có một số thuật toán khi thực hiện và so sánh với các kết quả thực tế không khớp, không hợp lí. Vậy kết quả thực tế là vấn đề quan trọng của thuật toán, Điều quang trọng là nghiên cứu thực tế có thể chi phối các đặc trưng và các Phương pháp phân nhóm.
Một số ứng dụng của phân tích chùm
Phân tích chùm có nhiều tên gọi khac nhau như: phân tích Q, phân tích phân loại, phân tích bằng kĩ thuật định lượng, Có nhiều tên gọi khác nhau như vậy là vì phương pháp phân tích chùm được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau. Phân tích chùm đã và đang được sử dụng rộng rãi và có đóng góp quan trọng trong mọi mặt đời song xã hội. Các ứng dụng chính bao gồm:
Trong thương mại: Phân tích chùm có thể giúp khám phá ra các khách hang quang trọng có các đặc trưng tương đồng nhau và đặc tả trong cơ sở mua bán từ dữ liệu khách hàng. Từ đó nâng cao lợi nhuận, cải thiện thu nhập.
Trong sinh học: phương pháp này hữu dụng để phát hiện các loài sinh vật , phân loại các gen với các chức năng tương đồng và thu thập được các cấu trúc trong các mẫu.
Trong phân tích dữ liệu không gian: Do sự đồ sộ của các dữ liệu không gian như các hình ảnh thủ được từ các hình ảnh chụp dduocj từ các vệ tinh, các thiết bị khoa học hay các hệ thống thông tin địa lí(GÍ), làm cho người dùng rất khó kiểm tra các dữ liệu không gian một cách chi tiết rõ ràng. Phương pháp phân tích chùm có thể trợ giúp nguoief dùng tự động phân tích và xử lí các dự liệu không gian như nhận dạng chiết xuất các đặc tính hoặc các dữ liệu quan tâm có thể tồn tại trông cơ sở dữ liệu không gian.
Trong web mining: Phân tích chùm có thể khám phá ra các nhóm tài liệu quan trọng. có ý nghĩa theo tiêu chí đặc ra. Tương lai của web mining sẽ ngày càng phát triển cùng với sụ phát triển của internet.
Trong địa lí: Phân lớp động vật và thực vật và đưa ra đặc trung của chúng.
Trong qui hoạch đô thị: Nhận dạng các nhóm nhà theo kiểu và vị trí địa lí, Nhằm cung cấp thông tin cho qui hoạch đô thị.
Trong nghiên cứu trái đất: Phân tích chùm để theo dõi các trận động đất nhằm cung cấp thông tin cho nhận dạng các vùng nguy hiểm.
Trong nén dữ liệu: Tìm ra các nhóm thể hiện đồng nhất từ đó có thể hổ trợ nén dữ liệu.
Chương I: PHÂN TÍCH CHÙM KHÔNG MỜ
1.1 GIỚI THIỆU
Theo Jain và Dubes (1988), Kaufman và Rousseeuw (1990), Sharma (1996) và Everitt et al (2001), phân tích chùm là một phương pháp thống kê đa biến nhằm nhóm một tập các đối tượng lại thành các chùm theo những đặc điểm định trước. Chùm được coi như là một nhóm dữ liệu, trong đó những phần tử trong cùng một chùm thì có sự tương tự nhau theo một nghĩa nào đó. Khi có nhiều dữ liệu, người ta muốn chia các dữ liệu này thành nhiều nhóm sao cho những đối tượng trong cùng nhóm thì gần nhau hơn so với những đối tượng của nhóm khác. Từ yêu cầu đó bài toán phân tích chùm ra đời. Chúng ta có thể hiểu phân tích chùm là việc nhóm các phần tử trong dữ liệu ban đầu thành các chùm sao cho các phần tử trong cùng một chùm thì tương tự nhau theo một dấu hiệu nào đó. Khi chùm được xây dựng, những phần tử trong cùng một chùm sẽ có sự tương tự nhiều hơn so với những phần tử của chùm khác. Bài toán phân tích chùm là một hướng phát triển quan trọng của nhận dạng thống kê, thường được gọi là nhận dạng không được giám sát. Phần tử trong phân tích chùm là những phần tử rời rạc hoặc các hàm mật độ xác suất. Đối với phần tử rời rạc, việc xác định sự tương tự của các phần tử chủ yếu dựa vào khoảng cách giữa các phần tử đó, những phần tử có khoảng cách nhỏ nhất so với những phần tử khác thì gần nhau hơn và được xếp cùng một chùm.
Hiện tại có hai phương pháp chủ yếu để xây dựng chùm cho các phần tử rời rạc: phương pháp thứ bậc và phương pháp không thứ bậc. Trong đó khoảng cách của hai phần tử được sử dụng chủ yếu là khoảng cách Euclide và khoảng cách . Trong khi khoảng cách giữa hai tập hợp được sử dụng là khoảng cách min, khoảng cách max, khoảng cách trung bình và khoảng cách Ward. Các phần mềm thống kê như Matlab, Maple, đều có những gói sử dụng cho bài toán phân tích chùm các phần tử rời rạc với các tiêu chuẩn đánh giá là các khoảng cách vừa nêu.
Phân tích chùm được sử dụng đầu tiên bởi Tryon (1939) với một số ý tưởng đơn giản ban đầu. Các ý tưởng này được phát triển thành các thuật toán phân tích chùm cụ thể bởi Sibson (1973), Defays (1977) và Rohlf (1982). Các thuật toán này dựa trên tiêu chuẩn khoảng cách giữa các phần tử rời rạc. Nhiều tác giả đã phát triển thuật toán này bằng cách thay đổi những khoảng cách khác nhau. Webb (2002) đã tổng kết khá đầy đủ bài toán phân tích chùm của các dữ liệu rời rạc.
Phân tích chùm được ứng dụng khá phổ biến trong nhiều lĩnh vực: sinh học, y học, kinh tế, xã hội. Hartigan (1975) đã cung cấp một bảng tóm tắt tương đối đa dạng và đầy đủ những nghiên cứu thực tế của bài toán phân tích chùm. Chẳng hạn như, trong y học phân tích chùm giúp phân loại bệnh có những dấu hiệu gần nhau. Trong khoa học khí tượng, phân tích chùm đã phát triển rộng rãi từ năm 1990 cho đến nay. Trong khảo cổ học, phân tích chùm dùng để phân loại công cụ bằng đá. Eshref Shevki và Wendell Bell (1955) sử dụng phân tích chùm trong điều tra dữ liệu dân số. Nhóm tác giả Piotr Kulczycki, Malgorzata Charytanowicz, Piotr A. Kowalski, Szymon Lukasik (2011) dùng phân tích chùm để phân loại hạt giống ngũ cốc phục vụ cho sản xuất và hỗ trợ chiến lược tiếp thị điều hành điện thoại di động cho các nhà cung cấp mạng điện thoại di động.
Ở Việt Nam, chúng tôi chưa tìm thấy những đóng góp đáng kể về mặt lý thuyết cho bài toán phân tích chùm, tuy việc áp dụng đã được một số nhà toán học, tin học quan tâm trong lĩnh vực khai phá dữ liệu.
1.2 TIÊU CHUẨN XÂY DỰNG CHÙM CÁC PHẦN TỬ RỜI RẠC
1.2.1 Khoảng cách giữa hai phần tử rời rạc
Khoảng cách là đại lượng dùng để đánh giá sự tương tự của các chùm khi dữ liệu phân tích là các phần tử rời rạc. Khoảng cách giữa hai phần tử là một metric, nghĩa là nếu là khoảng cách của hai phần tử x và y thì phải thỏa các điều kiện sau đây:
d(x,y) 0 . Dấu bằng xảy ra khi ,
d(x,y) = d(y,x),
d(x,y) + d(y,z) d(x,z).
Theo 3 điều kiện trên, ta có thể định nghĩa khoảng cách giữa 2 phần tử x và
y (x, y∈RN) theo nhiều cách khác nhau. Thông thường các loại khoảng cách sau được sử dụng phổ biến:
Khoảng cách Euclide: (1.1)
Khoảng cách city- block: (1.2)
Khoảng cách Chebyshev: (1.3)
Khoảng cách Minkowski với bậc m: (1.4)
Nhận xét:
Khoảng cách Euclide là khoảng cách thường được sử dụng nhất trong trong toán học, nó mô tả độ dài của đoạn thẳng nối hai điểm x và y.
Khoảng cách city-block mô tả tổng độ dài (tổng các khoảng cách Euclide) của n đoạn gấp khúc nối hai điểm x, y thuộc không gian n chiều. Mỗi đoạn trong n đoạn này sẽ song song với 1 trục tương ứng trong n trục chúng ta chọn làm hệ quy chiếu.
Khoảng cách Chebyshev mô tả đoạn thẳng có độ dài lớn nhất trong n đoạn gấp khúc đã được đề cập trong khoảng cách city- block. Đây là khoảng cách tổng quát nhất, với những m khác nhau, khoảng cách Minkowski bậc m sẽ tương ứng với một loại khoảng cách khác nhau. Với m =1, , với m = 2, , độ lớn của khoảng cách càng giảm khi m càng tăng, khi m, .
Hình vẽ sau minh họa 3 khoảng cách phổ biến của hai điểm x(1;2) và y(2;4).
Hình 1.1: Các loại khoảng cách giữa hai phần tử x và y
Như đã thấy, khoảng cách Euclide mô tả đoạn thẳng nối 2 điểm x và y trong khi khoảng cách city-block mô tả 2 đoạn gấp khúc nối x và y, chúng lần lượt song song với trục hoành và trục tung của hệ tọa độ. Tương tự như vậy, nếu x, y thuộc không gian thì khoảng cách city-block sẽ mô tả 3 đoạn thẳng lần lượt song song với Ox, Oy, Oz. Hình trên cũng chỉ ra khoảng cách Chebyshev mô tả đoạn thẳng dài nhất trong hai đường gấp khúc.
1.2.2 Khoảng cách giữa hai tập các phần tử rời rạc
Cho A, B là hai nhóm, mỗi nhóm gồm nhiều phần tử rời rạc khác nhau. Gọi D(A;B) là khoảng cách giữa hai nhóm A và B, d(x,y) là khoảng cách giữa phần tử x và phần tử
y (). Thông thường ta sử dụng các định nghĩa sau cho D(A;B):
Khoảng cách min: (1.5)
Khoảng cách max: (1.6)
Khoảng cách trung bình: (1.7)
Với lần lượt là số phần tử của nhóm A và nhóm B.
Nhận xét:
Việc tính khoảng cách giữa hai nhóm dữ liệu không chỉ phụ thuộc vào việc chọn loại khoảng cách giũa hai nhóm mà còn phụ thuộc vào loại khoảng cách giữa hai phần tử, do đó sẽ có nhiều kết quả khác nhau tùy vào loại khoảng cách được chọn. Cho đến nay, người ta chưa chứng minh được sử dụng khoảng cách nào là tối ưu. Trong thực tế các loại khoảng cách phổ biến đã được nêu ở trên thường được sử dụng nhiều nhất.
Khi hai nhóm A và B được nhập lại thành một nhóm (A+B) thì việc tính khoảng cách từ nhóm (A+B) đến một nhóm C bất kỳ cũng có thể thực hiện theo những công thức trên. Tuy nhiên, ta có thể áp dụng những công thức sau đây để cho việc tính toán được thuận tiện hơn.
(1.8)
(1.9)
(1.10)
Ngoài các khoảng cách thông dụng trên, Ward (1963) đã đưa ra công thức tính khoảng cách trường hợp này bằng biểu thức:
(1.11)
Trong đó,, và lần lượt là số phần tử của nhóm A, B và C.
Ví dụ 1.1. Cho
Tính:
a) giữa A và B.
b) giữa A+C và B.
Giải
Trước tiên ta chọn khoảng cách Euclide làm khoảng cách giữa hai phần tử. Khoảng cách giữa các nhóm được tính như sau:
= = 2.5
Tương tự
=
=
=
=
Ta có thể mô tả hình học ví dụ trên như sau:
Hình 1.2: Khoảng cách giữa các nhóm
bằng trung bình các khoảng cách được thể hiện bởi các đoạn thẳng liền nét.
bằng trung bình các khoảng cách được thể hiện bởi các đoạn thẳng liền nét và không liền nét.
Chú ý:
i) Trước khi tính khoảng cách đối với các biến dữ liệu kiểu số thì cần chú ý về vấn đề chuẩn hóa dữ liệu sao cho chúng cùng một thang đo dữ liệu. Tình huống thực tế nảy sinh là có nhiều dữ liệu nhưng thang đo khác nhau. Ví dụ trong bộ dữ liệu có các thuộc tính như: cân nặng, chiều cao, lương, đều là dữ liệu kiểu số nhưng rõ ràng thang đo của chúng là khác nhau (cân tính theo kg, chiều cao tính theo cm hay m, lương tính theo đơn vị đồng,….). Nếu sử dụng trực tiếp ngay khoảng cách trên tập dữ liệu số chưa được chuẩn hoá dễ gây sai lệch về độ đo. Ví dụ khoảng cách trọng lượng giữa hai người là 10 kg được coi là lớn (cách xa nhau), nhưng khoảng cách lương 100 000 có thể coi là nhỏ (đối với vật giá hiện tại). Nhưng số 100 000 lại là quá lớn so với 10. Do đó các dữ liệu cần được chuẩn hoá về cùng một “thang bậc” để không ảnh hưởng đến phân tích chùm.
ii) Có nhiều loại dữ liệu khác nhau có thể thực hiện bài toán phân tích chùm. Thông thường ta có các loại dữ liệu phổ biến là dữ liệu kiểu số, nhị phân, định giá, thứ tự,
1.3 XÂY DỰNG CHÙM CÁC PHẦN TỬ RỜI RẠC
1.3.1 Phương pháp thứ bậc
Một trong những phương pháp phổ biến trong cả phân tích chùm là phương pháp thứ bậc. Kết quả của phương pháp này là tạo ra một dãy các chùm, trong đó một số chùm có thể chứa các lớp con bên trong nó, và đến lượt các lớp con này lại chứa bên trong nó các lớp con nhỏ hơn. Cấu trúc chùm được minh họa bởi một đồ thị hai chiều được gọi là sơ đồ (sơ đồ nhánh hoặc cây phân tích chùm). Cây phân tích chùm minh họa cho việc hợp nhất hoặc chia nhỏ các chùm đã được thực hiện bằng cách phân nhóm, và có thể hiển thị theo chiều dọc hoặc chiều ngang.
Hình 1.3: Cây phân tích chùm 3 phần tử A, B, C
Thuật toán phân tích chùm theo phương pháp thứ bậc cụ thể như sau:
Bước 1: Bắt đầu với n chùm, mỗi chùm chứa một phần tử. Tính từng đôi khoảng cách của hai phần tử. Thành lập ma trận đối xứng của các khoảng cách với là khoảng cách giữa hai phần tử i và j, .
Bước 2: Trong ma trận khoảng cách E, tìm khoảng cách nhỏ nhất của hai chùm khác nhau, tức là hai chùm có sự tương tự nhiều nhất.
Bước 3: Gọi là khoảng cách giữa hai chùm U và V có sự tương tự nhau nhất. Hợp nhất hai chùm U và V thành chùm mới. Tính toán lại ma trận khoảng cách giữa các chùm mới.
Bước 4: Lặp lại bước 2 và bước 3 cho đến khi các phần tử được nhóm lại thành một chùm duy nhất.
Ví dụ 1.2. Gọi là số lần bắn trúng trọng tâm của 4 xạ thủ . Sử dụng khoảng cách giữa các phần tử là khoảng cách Euclide, khoảng cách giữa các tập hợp là khoảng cách trung bình, ta tiến hành phân tích chùm bằng phương pháp thứ bậc như sau:
Ban đầu, xem mỗi phần tử là một chùm, ta có ma trận khoảng cách ban đầu của các chùm:
Hợp nhất hai chùm A và B lại thành chùm (AB) tính toán lại ma trận khoảng cách:
Hợp nhất hai chùm C và D lại thành chùm (CD), tính toán lại ma trận khoảng cách:
Cuối cùng, hợp nhất hai chùm (AB) và (CD) lại thành một chùm duy nhất. Ta có cây phân tích chùm như sau:
Hình 1.4: Cây phân tích chùm 4 phần tử A, B, C, D
Ví dụ 1.3. Cho bảng sau:
Bảng 1.1: Số lần bắn trúng mục tiêu của các vận động viên
Vận động viên
Số lần bắn trúng mục tiêu cố định
Số lần bắn trúng mục tiêu di động
A
1
0
B
2
0
C
7
4
D
9
10
Sử dụng khoảng cách giữa các phần tử là khoảng cách Euclide, khoảng cách giữa các tập hợp là khoảng cách trung bình, ta tiến hành phân tích chùm bằng phương pháp thứ bậc như sau:
Ban đầu, xem mỗi phần tử là một chùm, ta có ma trận khoảng cách ban đầu của các chùm:
Hợp nhất hai chùm A và B lại thành chùm (AB) tính toán lại ma trận khoảng cách:
Hợp nhất hai chùm C và D lại thành chùm (CD), tính toán lại ma trận khoảng cách:
Cuối cùng, hợp nhất hai chùm (AB) và (CD) lại thành một chùm duy nhất. Ta có cây phân tích chùm như sau:
Hình 1.5: Cây phân tích chùm của 4 vận động viên
1.3.2 Phương pháp không thứ bậc
a) Phương pháp
Trong phương pháp thứ bậc, các chùm được thành lập theo cấp độ của sự tương tự từ nhiều đến ít. Tập các phần tử được xem là một chùm lớn, chùm lớn này chứa các chùm nhỏ hơn và cứ vậy cho đến chùm cuối cùng chỉ gồm 1 phần tử. Trong thực tế người ta có nhu cầu phân chia dữ liệu ban đầu thành k chùm một cách riêng biệt, do đó bên cạnh phương pháp thứ bậc, người ta còn phân tích chùm theo phương pháp không thứ bậc. Kết quả của phương pháp không thứ bậc là quá trình phân nhóm một tập dữ liệu thành k chùm riêng biệt và các chùm này không chứa các chùm con khác bên trong nó.
Thuật toán phân tích chùm theo phương pháp không thứ bậc được trình bày cụ thể như sau:
Bước 1: Chia n phần tử thành k chùm một cách ngẫu nhiên (số lượng phần tử trong mỗi chùm là tùy ý). Tính trọng tâm của mỗi chùm.
Bước 2: Tính khoảng cách từ mỗi phần tử đến trọng tâm của các chùm. Nếu khoảng cách từ một phần tử đến trọng tâm của chùm nó đang thuộc là nhỏ nhất thì ta giữ phần tử đó trong chùm ban đầu. Nếu tồn tại một chùm khác mà khoảng cách từ phần tử đang xét đến trọng tâm của chùm là nhỏ nhất thì ta gán phần tử đang xét vào chùm này, bỏ phần tử trong chùm nó đang thuộc. Nếu phần tử được di chuyển đến chùm khác thì cần phải tính lại giá trị trọng tâm của hai chùm mới có sự thay đổi.
Bước 3: Quay lại bước 2 và dừng lại khi ta có k chùm, sao cho một phần tử bất kỳ trong chùm có khoảng cách đến chùm nó đang thuộc nhỏ hơn khoảng cách đến các chùm khác
Ví dụ 1.4 Với dữ liệu ở ví dụ 1.2 phân tích chùm bằng phương pháp không thứ bậc với k = 2.
Sử dụng khoảng cách giữa các phần tử là khoảng cách Euclide, ta tiến hành phân tích chùm bằng phương pháp thứ bậc như sau:
Chia các phần tử thành 2 chùm một cách ngẫu nhiên: và . Tính tọa độ trọng tâm của mỗi chùm, ta có kết quả
Khoảng cách từ các phần tử đến trọng tâm các chùm lần lượt là
,
,
,
,
Ta thấy khoảng cách từ B đến trọng tâm chùm thứ nhất nhỏ hơn khoảng cách từ B đến chùm chứa nó nên ta chuyển B từ chùm 2 sang chùm 1. Lặp lại các bước tính trên, ta lần lượt có kết quả sau:
Bảng 1.2: Vòng lặp 1
Chùm
Chùm
Trọng tâm
3.33
9
Khoảng cách từ phần tử đến trọng tâm chùm
Chùm
Chùm
A
2.33
8
B
1.33
7
C
3.67
2
D
5.67
0
Bảng 1.3: Vòng lặp 2
Chùm
Chùm
Trọng tâm
1.5
8
Khoảng cách từ phần tử đến trọng tâm chùm
Chùm
Chùm
A
0.5
7
B
0.5
6
C
5.5
1
D
7.5
1
Sau hai vòng lặp thì điều kiện khoảng cách từ các phần tử đến trọng tâm chùm chứa nó là nhỏ nhất đã thỏa mãn. Do

[block id=”bo-sung”]

Từ khóa: Đề tài Phân tích chùm mờ và không mờ các phần tử rời rạc

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *