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本章开始进入聚类算法(Cluster)的讲解。 之前讲过的内容都是针对有监督学习的模型，即我们在分类之前知道最终分类的目标。而聚类算法是面向无监督学习的一种建模思想。

聚类就是对大量未知标注的数据集，按照数据内部存在的数据特征将数据集划分为多个不同的类别，使类别内的数据比较相似，类别之间的数据相似度比较小；属于无监督学习。

聚类算法的重点是计算样本项之间的相似度，有时候也称为样本间的距离。

与分类算法的区别：
分类算法是有监督学习，基于有标注的历史数据进行算法模型构建；
聚类算法是无监督学习，数据集中的数据是没有标注的；

在进入聚类算法学习之前，需要对以下知识点进行说明，大纲如下：

● Jaccard相似度、Pearson相似度
● K-means聚类
● 聚类算法效果评估(准确率、召回率等)
● 层次聚类算法
● 密度聚类算法
● 谱聚类算法

1、余弦相似度、Jaccard相似度、Pearson相似度

聚类算法基于特征与特征之间的相似程度对数据进行归类。当数据没有一个明确的分类准则时，我们通过某种规律性的东西，对数据进行归纳和总结，最终得到数据之间的相似性程度。

这章会介绍一些相似度计算的公式。我们在选择了某种相似度的度量公式后，可以基于这种相似度对数据进行聚合，达到分类的效果。

02 聚类算法 - 相似度距离公式、维度灾难

2、K-means聚类

K-means是聚类中最常用的方法。在日常工作中，因为聚类没有明确的标签Y，所以对数据进行归类划分之后，我们也要根据经验主观得对划分后数据的分类进行定义。

在统计分析中，聚类算法是一种探索性分析的工作。拿到数据后，我们可能没有一个明确的目标，不知道要做什么。我想先对数据做一个概要的分析，此时使用聚类分析可以达到这种效果。

本章最后会介绍K-means聚类的优缺点。针对这些缺点，我们可以通过哪些改进的方法，来对数据进一步聚类。

03 聚类算法 - K-means聚类
04 聚类算法 - 代码案例一 - K-means聚类
05 聚类算法 - 二分K-Means、K-Means++、K-Means||、Canopy、Mini Batch K-Means算法
06 聚类算法 - 代码案例二 - K-Means算法和Mini Batch K-Means算法比较

3、聚类算法效果评估(准确率、召回率等)

聚类算法没有目标值Y，那么如何去度量准确率和召回率呢？
如果所有的数据都没有目标值标签，那么无论怎么计算都不可能算出准确率和召回率的。
因此，我们可以将一些存在目标值Y的数据放到数据集中一起计算，从而得到准确率和召回率。这个思路本质上还是有监督的算法思想。

面试时可能会问：如何去评价一个聚类算法模型的好坏呢？
首先我根据人为的经验对一些数据进行划分，然后将这些数据放入我们的模型中进行分类。如果最终的分类结果和我认为预测的结果相似度高，那么认为这个聚类算法模型是优秀的。毕竟聚类分析是结合了实际业务的，作为数据分析师不可能对业务数据完全不敏感。

07 聚类算法 - 代码案例三 - K-Means算法和Mini Batch K-Means算法效果评估
08 聚类算法 - 聚类算法的衡量指标

4、层次聚类算法

层次聚类算法的基本思想是：通过某种相似性测度计算节点之间的相似性，并按相似度由高到低排序，逐步重新连接个节点。该方法的优点是可随时停止划分。

09 聚类算法 - 层次聚类 - CF-Tree、BIRCH、CURE
10 聚类算法 - 代码案例四 - 层次聚类(BIRCH)算法参数比较

5、密度聚类算法

密度聚类算法的基本思想是：假定类别可以通过样本分布的紧密程度决定。同一类别的样本，他们之间的紧密相连的，也就是说，在该类别任意样本周围不远处一定有同类别的样本存在。通过将紧密相连的样本划为一类，这样就得到了一个聚类类别。通过将所有各组紧密相连的样本划为各个不同的类别，则我们就得到了最终的所有聚类类别结果。

11 聚类算法 - 密度聚类 - DBSCAN、MDCA
12 聚类算法 - 代码案例五 - 密度聚类(DBSCAN)算法案例

6、谱聚类算法

谱聚类算法是建立在谱图理论基础上的。与传统的聚类算法相比，它具有能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解的优点。谱聚类算法建立在图论中的谱图理论基础上，其本质是将聚类问题转化为图的最优划分问题，是一种点对聚类算法，对数据聚类具有很好的应用前景。

图论的这个算法一般在自然语言处理中用得比较多。

13 聚类算法 - 谱聚类
14 聚类算法 - 代码案例六- 谱聚类(SC)算法案例

参考： https://www.jianshu.com/p/f0727880c9c0