대규모 데이터에 대한 특성에 따라 몇 개의 클러스터로 군집화하는 클러스터링 기법은 계층적 클러스터링이나 분할 클러스터링 등 다양한 기법이 있는데 그 중에서 K-Means 알고리즘은 구현이 쉬우나 할당-재계산에 소요되는 시간이 증가하게 된다. 본 논문에서는 초기 클러스터 중심들 간의 거리가 최대가 되도록 하여 초기 클러스터 중심들이 고르게 분포되도록 함으로써 할당-재계산 횟수를 줄이고 전체 클러스터링 시간을 감소시키고자 한다.
Lee, Haesung;Ahn, Hyun-Jung;Kim, Kwang-Rae;Kim, Peter T.;Koo, Ja-Yong
Communications for Statistical Applications and Methods
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제22권4호
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pp.321-331
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2015
The K-means clustering algorithm is a popular and widely used method for clustering. For covariance matrices, we consider a geodesic clustering algorithm based on the K-means clustering framework in consideration of symmetric positive definite matrices as a Riemannian (non-Euclidean) manifold. This paper considers a geodesic clustering algorithm for data consisting of symmetric positive definite (SPD) matrices, utilizing the Riemannian geometric structure for SPD matrices and the idea of a K-means clustering algorithm. A K-means clustering algorithm is divided into two main steps for which we need a dissimilarity measure between two matrix data points and a way of computing centroids for observations in clusters. In order to use the Riemannian structure, we adopt the geodesic distance and the intrinsic mean for symmetric positive definite matrices. We demonstrate our proposed method through simulations as well as application to real financial data.
K-평균 군집화(K-means clustering)는 비계층적 군집화 방법이 하나로서 큰 자료에서 개체 군집화에 효율적인 것으로 알려져 있다. 그러나 종종 비교적 균일한 대군집의 일부를 소군집에 떼어주는 오류를 범하기도 한다. 이 연구에서는 그러한 현상을 정확히 인지하고 이에 대한 대책으로서 ‘이중 K-평균 군집화(double K-means clustering)’방법을 제시한다. 또한 실증적 사례에 새 방법론을 적용해보고 토의한다.
K-means clustering is an iterative algorithm in which items are moved among sets of clusters until the desired set is reached. K-means clustering has been widely used in many applications, such as market research, pattern analysis or recognition, image processing, etc. It can identify dense and sparse regions among data attributes or object attributes. But k-means algorithm requires many hours to get k clusters that we want, because it is more primitive, explorative. In this paper we propose a new method of k-means clustering using a center of gravity for grid-based sample. It is more fast than any traditional clustering method and maintains its accuracy.
Communications for Statistical Applications and Methods
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제19권2호
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pp.213-217
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2012
Fuzzy k-means clustering is an attractive alternative to the ordinary k-means clustering in analyzing multivariate data. Fuzzy versions yield more natural output by allowing overlapped k groups. In this study, we modify a fuzzy k-means clustering algorithm to be used for undirected social networks, apply the algorithm to both real and simulated cases, and report the results.
클러스터링 기법은 데이터에 대한 특성에 따라 몇 개의 클러스터로 군집화 하는 계층적 클러스터링이나 분할 클러스터링 등 다양한 기법이 있는데 그 중에서 K-Means 알고리즘은 구현이 쉬우나 할당-재계산에 소요되는 시간이 증가하게 된다. 또한 초기 클러스터 중심이 임의로 설정되기 때문에 클러스터링 결과가 편차가 심하다. 본 논문에서는 클러스터링에 소요되는 시간을 줄이고 안정적인 클러스터링을 하기 위해 초기 클러스터 중심 선정 방법을 삼각형 높이를 이용하는 방법을 제안하고 비교 실험해 봄으로서 할당-재계산 횟수를 줄이고 전체 클러스터링 시간을 감소시키고자 한다. 실험결과로 평균 총소요시간을 보면 최대평균거리를 이용하는 방법은 기존 방법에 비해서 17.9% 감소하였고, 제안한 방법은 38.4% 감소하였다.
Clustering analysis is used in various fields including customer segmentation and clustering methods such as k-means are actively applied in the credit card customer segmentation. In this paper, we summarized the input features selection method of k-means clustering for the case of the credit card customer segmentation problem, and evaluated its feasibility through the analysis results. By using the label values of k-means clustering results as target features of a decision tree classification, we composed a method for prioritizing input features using the information gain of the branch. It is not easy to determine effectiveness with the clustering effectiveness index, but in the case of the CH index, cluster effectiveness is improved evidently in the method presented in this paper compared to the case of randomly determining priorities. The suggested method can be used for effectiveness of actively used clustering analysis including k-means method.
본 논문에서는 K-means 또는 Fuzzy-c-means 알고리즘에서 클러스터의 중심점을 찾는 과정 중 임의로 선택되는 초기값 선정의 문제를 해결하고, 기존의 단점을 보완하는 새로운 방안으로서 데이터의 분포의 통계적 특성에 따른 초기값 선정 방법을 제안하였다. 기존의 초기값 선정 방법은 초기값에 따라 클러스터링이 매우 민감한 변화를 가져와, 최종적으로 종종 원치 않는 방향으로 가는 문제점을 갖고 있다. 이러한 초기값 선정의 문제가 인지되어 왔지만, 그 문제의 해결방안이 실제적으로 모색된 경우는 없었다. 본 논문에서는 데이타의 통계적 특성을 이용한 초기값 선정 방법을 적용하여, 클러스터링이 형성되는 시간의 단축 및 원치 않는 결과가 생성되는 경우를 약화시켜 시스템의 향상을 가져왔고, 이러한 제안된 알고리즘의 우수성을 기존의 알고리즘과 비교를 통하여 나타내었다.
Data clustering determines a group of patterns using similarity measure in a dataset and is one of the most important and difficult technique in data mining. Clustering can be formally considered as a particular kind of NP-hard grouping problem. K-means algorithm which is popular and efficient, is sensitive for initialization and has the possibility to be stuck in local optimum because of hill climbing clustering method. This method is also not computationally feasible in practice, especially for large datasets and large number of clusters. Therefore, we need a robust and efficient clustering algorithm to find the global optimum (not local optimum) especially when much data is collected from many IoT (Internet of Things) devices in these days. The objective of this paper is to propose new Hybrid Simulated Annealing (HSA) which is combined simulated annealing with K-means for non-hierarchical clustering of big data. Simulated annealing (SA) is useful for diversified search in large search space and K-means is useful for converged search in predetermined search space. Our proposed method can balance the intensification and diversification to find the global optimal solution in big data clustering. The performance of HSA is validated using Iris, Wine, Glass, and Vowel UCI machine learning repository datasets comparing to previous studies by experiment and analysis. Our proposed KSAK (K-means+SA+K-means) and SAK (SA+K-means) are better than KSA(K-means+SA), SA, and K-means in our simulations. Our method has significantly improved accuracy and efficiency to find the global optimal data clustering solution for complex, real time, and costly data mining process.
One of the most important problems in cluster analysis is the selection of variables that truly define cluster structure, while eliminating noisy variables that mask such structure. Brusco and Cradit (2001) present VS-KM(variable-selection heuristic for K-means clustering) procedure for selecting true variables for K-means clustering based on adjusted Rand index. This procedure starts with the fixed number of clusters in K-means and adds variables sequentially based on an adjusted Rand index. This paper presents an updated procedure combining the VS-KM with the automated K-means procedure provided by Kim (2009). This automated variable selection procedure for K-means clustering calculates the cluster number and initial cluster center whenever new variable is added and adds a variable based on adjusted Rand index. Simulation result indicates that the proposed procedure is very effective at selecting true variables and at eliminating noisy variables. Implemented program using R can be obtained on the website "http://faculty.knou.ac.kr/sskim/nvarkm.r and vnvarkm.r".
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[게시일 2004년 10월 1일]
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