【问题标题】:Python sequence cluster exercisePython序列集群练习
【发布时间】:2019-08-07 00:38:49
【问题描述】:

我正在完成我教科书中的一个练习,并正在用 Python 实现代码来练习动态编程。我觉得我正处于解决问题的边缘,但几个小时后,我来这里寻求帮助。

基本上,我的代码会遍历一个值列表x,并给出一个k,根据计算特定集群的最小平方误差和 (SSE) 将该列表分成k 集群。

代码创建了一个表,计算 1 个集群、2 个集群、...、k 个集群的 SSE,如果我们要将集群括号括在 list[0:1]list[0:2]、@987654327 内的所有值的变体周围@, ..., list[0:n],并为表中的特定步骤选择最小 SSE。

例如:给定x= [7,6,9,15,18,17,30,28,29]k=3,我们将返回集群(7,6,9)(15,18,17)(30,28,29),这将转化为每个集群的误差平方和等于(4.666)(4.666)(2)。因此,对于该列表中的集群,我们的最大 SSE 将是 4.666

现在当我在第二个列表x = [52, 101, 103, 101, 6, 5, 7] 上尝试它时,我应该得到集群(52)(101, 103, 101)(6, 5, 7),它应该给出(0)(2.666)(2) 或最大2.666,但我没有得到那个。我相信错误存在于第二个返回语句的def f(s, j_down, t) 中,以及我如何增加st。希望我没有犯愚蠢的错误!

非常感谢任何帮助,谢谢。

def mean(numbers):
    return float(sum(numbers)) / max(len(numbers), 1)

def sum_square(x):
    if isinstance(x, (int,)):
        return 0
    w = 0
    for i in x:
        w += (i - mean(x))**2
    return w

def f(s, j_down, t):
    if not r[s][j_down] and r[s][j_down] != 0:
        return sum_square(x[:t - s])

    return max(r[s][j_down], sum_square(x[:t-s]))

def get_min_f_and_s(j_down, t):
    """ range s from 1 to t-1 and set s to minimize f(s)
    """
    items = [(s, f(s, j_down, t)) for s in range(t)]
    s, min_f = min(items, key=lambda x:x[1])
    return s, min_f

def seq_out(n,k):
    for j in range(k):
        if j == 0:
            for t in range(n):
                r[t][j] = sum_square(x[:t+1])

                c[t][j] = x[:t+1]
        else:
            for t in range(1, n):
                s, min_f = get_min_f_and_s(j - 1, t)
                r[t][j] = min_f
                c[t][j] = [c[s][j - 1]] + x[s+1:t+1]

    print('the max SSE is: {}'.format(r[-1][-1]))
    print('the cluster centers are: {}'.format(c[-1][-1]))

#x = [7,6,9,15,18,17,30,28,29]    
x = [52, 101, 103, 101, 6, 5, 7]
k = 3
n = len(x)

r = [[[] for _ in range(k)] for _ in range(n)]
c = [[[] for _ in range(k)] for _ in range(n)]

print(seq_out(n,k))
print(r)
print(c)

编辑:问题布局

给定一个序列X = [x_1, x_2, ... x_n] 和整数k > 1,将X 划分为大小为C_1,..., C_k 的簇n_1, ..., n_k,从而使平方误差之和最小化。

【问题讨论】:

标签: python algorithm cluster-analysis dynamic-programming


【解决方案1】:

我无法追踪您认为您的代码应该如何工作,因此我无法告诉您您犯了什么错误。此外,由于您正在努力学习,我会为您提供思考如何做到这一点的机会,而不仅仅是魔法出现的代码。

假设您想采用自下而上的方法,一种方法是填写下表(最好将其作为数组数组完成,但我将作为字典字典以使其更易于阅读):

best_cluster_by_pos_by_clusters = {
    0: {
        1: {'start': 0, 'error': 0.0, 'max_error': 0.0}
        },
    1: {
        1: {'start': 0, 'error': 1200.5, 'max_error': 1200.5},
        2: {'start': 1, 'error': 0.0, 'max_error': 0.0},
        }, 
    2: {
        1: {'start': 0, 'error': 1668.6666666666667, 'max_error': 1668.6666666666667},
        2: {'start': 1, 'error': 2.0, 'max_error': 2.0},
        3: {'start': 2, 'error': 0.0, 'max_error': 0.0},
        },
    3: {
        1: {'start': 0, 'error': 1852.75, 'max_error': 1852.75},
        2: {'start': 1, 'error': 2.666666666666667, 'max_error': 2.666666666666667},
        3: {'start': 3, 'error': 0.0, 'max_error': 2.0},
        },
    4: {
        1: {'start': 0, 'error': 7397.2, 'max_error': 7397.2},
        2: {'start': 4, 'error': 0.0, 'max_error': 1852.75},
        3: {'start': 4, 'error': 0.0, 'max_error': 2.666666666666667},
        },
    5: {
        1: {'start': 0, 'error': 11205.333333333334, 'max_error': 11205.333333333334},
        2: {'start': 4, 'error': 0.5, 'max_error': 1852.75},
        3: {'start': 4, 'error': 0.5, 'max_error': 2.666666666666667},
        },
    6: {
        1: {'start': 0, 'error': 13735.714285714286, 'max_error': 13735.714285714286},
        2: {'start': 4, 'error': 2.0, 'max_error': 1852.75},
        3: {'start': 4, 'error': 2.0, 'max_error': 2.666666666666667},
        },
}

这是解释该表的方法。

best_cluster_by_pos_by_clusters[6][3]{'start': 4, 'error': 2.0, 'max_error': 2.666666666666667} 的事实意味着从位置 0 到 6 的数字的最佳划分是让第三个集群的数字位于位置 4、5、6。该集群的平方误差为2.0,最大为 2.666666666666667。这为您提供了集群[6, 5, 7] 并找到其余的我们转到best_cluster_by_pos_by_clusters[3][2](即最好划分为在位置3 结束的2 个集群),我们同样找到集群[101, 103, 101]。然后我们继续查看 best_cluster_by_pos_by_clusters[0][1](最好的 1 个集群在位置 0 结束),这给了我们最后一个集群 [52]

因此,弄清楚如何编写代码来填写该表,然后编写代码从该表中提取答案,您将拥有一个自下而上的动态编程解决方案。

至于填写,例如,填写best_cluster_by_pos_by_clusters[3][1] 我必须查看best_cluster_by_pos_by_clusters[i][0] for i=0, 1, 2 以查看以前集群的每个分区与当前集群的每个分区。

【讨论】:

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