基于一維SOM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的聚類(lèi)及數(shù)據(jù)分析方法研究.pdf

1、聚類(lèi)分析是數(shù)據(jù)挖掘領(lǐng)域中一個(gè)非?；钴S的研究課題。
　　 自組織特征映射網(wǎng)絡(luò)(Self-Organization Map，SOM)能夠?qū)⑤斎霐?shù)據(jù)映射到輸出神經(jīng)元陣列中，并保持?jǐn)?shù)據(jù)集的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和密度分布，使同類(lèi)數(shù)據(jù)聚集在一起。
　　 自從SOM問(wèn)世以來(lái)，人們對(duì)它的研究大多數(shù)聚焦在二維SOM上，對(duì)一維SOM的研究相對(duì)較少。直覺(jué)上，二維SOM比一維SOM能保持更多的數(shù)據(jù)集結(jié)構(gòu)信息。但是，筆者發(fā)現(xiàn)，在把同類(lèi)數(shù)據(jù)聚集在一起，把不同類(lèi)

2、數(shù)據(jù)完全分離方面一維SOM并不遜色于二維SOM。而且，在類(lèi)邊界識(shí)別、樣本之間的相似關(guān)系表達(dá)以及類(lèi)與類(lèi)之間的相鄰關(guān)系的表達(dá)方面，一維SOM比二維SOM更容易、更明確。為此，本論文開(kāi)展了基于一維SOM聚類(lèi)的系列實(shí)驗(yàn)研究。系統(tǒng)研究了一維SOM的聚類(lèi)功能，著力開(kāi)發(fā)出幾個(gè)基于一維SOM的聚類(lèi)分析方法。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，一維SOM能像二維SOM一樣對(duì)數(shù)據(jù)空間樣本進(jìn)行正確聚類(lèi)。與二維SOM相比，一維SOM不但能保持原數(shù)據(jù)空間中類(lèi)的線性可分

3、性，而且能把數(shù)據(jù)空間中線性不可分的類(lèi)映射為線性可分的類(lèi)，使得一維SOM映射圖中相鄰數(shù)據(jù)和相鄰類(lèi)的關(guān)系更直觀，類(lèi)分界線的可視化更容易。
　　 通過(guò)系列實(shí)驗(yàn)，研究了神經(jīng)元個(gè)數(shù)、訓(xùn)練參數(shù)與聚類(lèi)結(jié)果之間的關(guān)系。提出了獨(dú)立性、分散度和最大聚集度三個(gè)評(píng)價(jià)一維SOM訓(xùn)練和聚類(lèi)效果的定量指標(biāo)。找到了使一維SOM得到充分訓(xùn)練的參數(shù)取值范圍。為開(kāi)發(fā)基于一維SOM的系列聚類(lèi)分析法奠定了基礎(chǔ)。
　　 根據(jù)一維和二維映射圖拓?fù)浔３中缘幕パa(bǔ)性，提出

4、了基于一維和二維SOM組合圖的聚類(lèi)方法(CC-SOM)。使用該方法對(duì)三個(gè)典型數(shù)據(jù)集進(jìn)行了聚類(lèi)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，該方法不僅適用于球形類(lèi)，對(duì)于結(jié)構(gòu)復(fù)雜的非球形類(lèi)也具有較好的聚類(lèi)效果。
　　 針對(duì)高維大數(shù)據(jù)集聚類(lèi)問(wèn)題，提出了基于一維SOM最相似原型序列的聚類(lèi)方法(MSPS-SOM)。實(shí)驗(yàn)表明，該方法具有較好的抗噪音能力和對(duì)大數(shù)據(jù)集的處理能力，能夠較好地識(shí)別基于距離的類(lèi)和基于密度的類(lèi)。
　　 提出了樣距圖的概念，確立了樣距圖數(shù)據(jù)的