头歌实验教学平台python与机器学习-聚类算法之层次聚类

### Python 中的层次聚类算法 层次聚类是一种基于距离度量的方法,它通过计算样本之间的相似性来构建树状结构(Dendrogram)。这种方法可以分为自底向上(Agglomerative Clustering)和自顶向下(Divisive Clustering),其中最常用的是聚合型层次聚类。 在 Python 的 `scikit-learn` 库中提供了实现层次聚类的功能模块。以下是关于如何使用该库完成层次聚类的具体说明: #### 使用 AgglomerativeClustering 进行层次聚类 可以通过导入 `sklearn.cluster.AgglomerativeClustering` 来调用层次聚类功能[^3]。以下是一个简单的代码示例展示如何利用此方法对数据进行分组: ```python from sklearn.cluster import AgglomerativeClustering import numpy as np # 创建随机数据作为演示用途 X = np.array([[1, 2], [1, 4], [1, 0], [4, 2], [4, 4], [4, 0]]) clustering = AgglomerativeClustering(n_clusters=2) # 训练模型并预测簇标签 labels = clustering.fit_predict(X) print(labels) ``` 上述代码片段展示了如何定义一个具有两个簇的数据集,并对其进行层次聚类处理。 #### 数据预处理的重要性 对于任何类型的聚类任务来说,良好的数据准备都是至关重要的一步。这通常涉及标准化或者归一化数值范围以便于不同特征间能够公平比较。例如,在某些情况下需要将像素强度值调整至 `[0, 1]` 区间内[^4]: ```python china = np.array(china, dtype=np.float64) / china.max() ``` 这段代码确保了输入矩阵中的所有元素都被缩放到单位区间之内,从而提高了后续运算效率以及结果准确性。 #### 结果评估与可视化 为了更好地理解所得到的结果,还可以借助外部指标比如轮廓系数(Silhouette Score),ARI(Adjusted Rand Index)等来进行定量评价;同时也可以绘制出对应的 Dendrograms 图形辅助观察内部关系模式变化趋势情况。 --- ### 关于头歌实验教学平台上的实践指南 如果计划在 **头歌实验教学平台** 上开展此类项目,则建议按照如下方式规划整个流程: 1. 准备好所需环境配置文件(.yml 或者 requirements.txt),明确指明依赖版本号; 2. 编写清晰易懂的任务指导文档,包括但不限于理论背景介绍、具体操作步骤解析等内容部分; 3. 提供完整的测试样例及其预期输出形式给学生参考模仿练习使用。 最后提醒一点要注意保护个人隐私信息安全问题哦!

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