基于自然最近邻居的社团检测算法

针对传统社团检测算法无法判断网络中特殊节点和SCAN算法对于参数依赖性太大的缺点,提出了一种基于自然最近邻居概念的社团检测算法CD3N。算法利用自然最近邻居无参的特性,首先以结构相似度为基准,计算出网络节点的自然最近邻居,并依此构造小值最近邻域图;然后取邻域图中邻居数最多的节点为核心节点,根据可达关系,构造关于核心节点的社团;重复选取核心节点并构造社团的过程,直到没有可归入社团的节点。将算法应用到空手道俱乐部网络和海豚网络中,并与SCAN算法进行对比。实验结果表明,CD3N算法有效解决了参数敏感性问题,能够很好地进行社团检测。

基于自然最近邻的密度峰值聚类算法

针对密度峰值聚类算法(Density Peaks Clustering,DPC)需要人为指定截断距离d c,以及局部密度定义简单和一步分配策略导致算法在复杂数据集上表现不佳的问题,提出了一种基于自然最近邻的密度峰值聚类算法(Density Peaks Clustering based on Natural Nearest Neighbor,NNN-DPC)。该算法无需指定任何参数,是一种非参数的聚类方法。该算法首先根据自然最近邻的定义,给出新的局部密度计算方法来描述数据的分布,揭示内在的联系;然后设计了两步分配策略来进行样本点的划分。最后定义了簇间相似度并提出了新的簇合并规则进行簇的合并,从而得到最终聚类结果。实验结果表明,在无需参数的情况下,NNN-DPC算法在各类数据集上都有优秀的泛化能力,对于流形数据或簇间密度差异大的数据能更加准确地识别聚类数目和分配样本点。与DPC、FKNN-DPC(Fuzzy Weighted K-nearest Density Peak Clustering)以及其他3种经典聚类算法的性能指标相比,NNN-DPC算法更具优势。

自然最近邻密度聚类算法的改进方法

自然最近邻算法(TNDP)所得结果的类内差异很小,若待分类集合元素较多,则可能出现过度分割问题——具有相似特征元素的子集被分割为多个小类。为此,在使用TNDP算法后,若类内平方和差分小于给定的阀值,就把距离最近的两个子类合并为一个大类,如此反复,直到类间的距离足够大为止。这可保证“具有相似特征元素的多个子类”合并为一个较大类,从而提高最终分类结果的可解释性。

自然最近邻优化的密度峰值聚类算法

针对现有的基于密度的聚类算法存在参数敏感,处理非球面数据和复杂流形数据聚类效果差的问题,提出一种新的基于密度峰值的聚类算法。该算法首先根据自然最近邻居的概念确定数据点的局部密度,然后根据密度峰局部密度最高并且被稀疏区域分割来确定聚类中心,最后提出一种新的类簇间相似度概念来解决复杂流形问题。在实验中,该算法在合成和实际数据集中的表现比DPC(clustering by fast search and find of density peaks)、DBSCAN(density-based spatial clustering of applications with noise)和K-means算法要好,并且在非球面数据和复杂流形数据上的优越性特别大。