逻辑错误:平均质心计算不正确,无限执行,'entries '函数 - K 表示一组点的聚类,以C++为单位
Logic error: Incorrect computation of mean centroid ,Infinite Execution of , 'entries ' function - K means clustering for a set of points, in C++
我正在写一个K-means聚类的程序,来找到每个点应该属于的聚类。这段代码有8个点和3个簇。不知何故,在我的代码中,'entries'函数是无限执行的。我找不到哪里出错了。这是我遵循的逻辑:
-
8点硬编码输入
-
随机生成3个聚类中心
- 计算每个点到3个聚类中心的距离,并使用arr1[][]存储距离。
- 在cent_tally[][]中,存储每个点应该属于的簇的数量。如。集群1为0,集群2为1,集群3为2。(同样将相同的值存储在二维数组的第四列'arr1'中)。
- 使用每个点的簇号计算平均质心(聚类中心)。
- 再次调用'entries'函数来计算距离和簇号。每个点所属的位置,但这次使用第二组质心,即。平均质心。
- 如果每个点的第二组簇号(存储在cent_tally[][]的第二列)与使用随机生成的质心(cent_tally[][]的第一列)的每个点的簇号一致,则打印cent_tally[][],打印arr1[][]并停止。
代码如下:
#include<iostream>
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#include<math.h>
using namespace std;
class points
{
float x;
float y;
static int point_cnt;
static int flag;
int cent_tally[8][4];
int count2;
struct centroids
{
float cx;
float cy;
}c[3];
public:
points()
{
count2=0;
for(int i=0;i<3;i++)
{
c[i].cx=0;
c[i].cy=0;
}
for(int i=0;i<8;i++)
{
for(int j=0;j<4;j++)
{
cent_tally[i][j]=0;
}
}
}
void means(points * );
float dist(float a,float b,float c,float d);
int entries(float c11x,float c11y,float c22x,float c22y,float c33x,float c33y,float arr[8][4],points *p);
};
int points::point_cnt=8;
int points::flag=0;
int points::entries(float c11x,float c11y,float c22x,float c22y,float c33x,float c33y,float arr[8][4],points *p)
{
float sum1x,sum1y,sum2x,sum2y,sum3x,sum3y; //to calC mean centroids
sum1x=0;
sum1y=0;
sum2x=0;
sum2y=0;
sum3x=0;
sum3y=0;
int cnt1,cnt2,cnt3;
cnt1=0;
cnt2=0;
cnt3=0; //to calC mean centroids
//count2=0;
//in the first iteration of entries, count2=0
cout<<"count 2 value:"<<count2<<endl;
for(int k=0;k<8;k++) //0 to 7 for 8 points
{
arr[k][0]=dist(p[k].x,p[k].y,c11x,c11y);
arr[k][1]=dist(p[k].x,p[k].y,c22x,c22y);
arr[k][2]=dist(p[k].x,p[k].y,c33x,c33y);
float temp,min;
temp = (arr[k][0] < arr[k][1]) ? arr[k][0] : arr[k][1];
min = (arr[k][2] < temp) ? arr[k][2] : temp;
//cout<<"mins:"<<min<<endl;
for(int l=0;l<3;l++)
{
if(arr[k][l]==min)
{
arr[k][3]=l; //0 for c1, 1 for c2, 2 for c3 in 4th column of table
cent_tally[k][count2]=l;
if(l==0)
{
sum1x+=p[k].x;
sum1y+=p[k].y;
cnt1++;
}
else if (l==1)
{
sum2x+=p[k].x;
sum2y+=p[k].y;
cnt2++;
}
else if (l==2)
{ sum3x+=p[k].x;
sum3y+=p[k].y;
cnt3++;
}
else
{
cout<<"";
}
}
}
}
count2++;//for index into cent_tally
//finding mean centroid ...
//re entering values of mean centroid into the same structure created for 3 centroid coordinates ...
c[0].cx=sum1x/cnt1;
c[0].cy=sum1y/cnt1;
c[1].cx=sum2x/cnt2;
c[1].cy=sum2y/cnt2;
c[2].cx=sum3x/cnt3;
c[2].cy=sum3y/cnt3;
//now the struct contains mean centroids
for(int i=0;i<8;i++)
{ int temp=0;
temp=count2-1;
if(cent_tally[i][temp]==cent_tally[i][count2])
{
flag++;
}
else
{
break;
}
}
if(flag==8)
{
cout<<"centroids found: "<<endl;
for(int i=0;i<8;i++)
{
for(int j=0;j<4;j++)
{
cout<<" "<<cent_tally[i][j];
}
cout<<endl;
}
return 0;
}
else
{
return flag;
}
//while(flag!=8) //WHILE ALL 8 entries of latest 2 columns of cent_tally are not matching
//{
//entries(c[0].cx,c[0].cy,c[1].cx,c[1].cy,c[2].cx,c[2].cy,arr,&p[0]);
//}
}
float points::dist(float a,float b,float c,float d)
{
return (abs(a-c)+abs(b-d));
}
void points:: means(points * p)
{
float arr1[8][4]; //array to store dist b/w each point and cluster center and cluster values for each point after distance calculation
float arr2[8][4];
//let c1 c2 and c3 be initial cluster centers
//float c1x,c2x,c1y,c2y,c3x,c3y;
//Can take input from a file also...
p[0].x=2;
p[0].y=2;
p[1].x=1;
p[1].y=14;
p[2].x=10;
p[2].y=7;
p[3].x=1;
p[3].y=11;
p[4].x=3;
p[4].y=4;
p[5].x=11;
p[5].y=8;
p[6].x=4;
p[6].y=3;
p[7].x=12;
p[7].y=2;
srand ( time(NULL) );
for(int i=0;i<3;i++) //for 3 cluster centers, we need 3 centroids
{
int randIndex=1+rand()%(point_cnt-i-1);//where 8 is the no. of points
c[i].cx=p[randIndex].x;
c[i].cy=p[randIndex].y;
}
int val;
val=entries(c[0].cx,c[0].cy,c[1].cx,c[1].cy,c[2].cx,c[2].cy,arr1,&p[0]);
while(val!=8)
{
val=entries(c[0].cx,c[0].cy,c[1].cx,c[1].cy,c[2].cx,c[2].cy,arr1,&p[0]);
}
for(int i=0;i<8;i++)
{
for(int j=0;j<4;j++)
{
cout<<arr1[i][j]<<" ";
}
cout<<endl;
}
//displaying 1st table
//2.1 calculate mean centroid
//2.2 re enter new values in same table
//2.3 first 2 columns of cent_tally
//2.4 if not same repeat step 2.1
}
int main()
{
int c=8;
points p[8];
points obj;
obj.means(&p[0]);
return 0;
}
我犯的另一个错误是没有在'entries'函数的开头初始化flag=0 !
现在我的条目函数没有无限运行,但我现在有以下问题:
- 使用第一组质心后,平均质心(从第二组质心开始)计算错误
- 我试图将arr[][]的第四列最终复制到cent_tally[][]的第一列和下一列,通过使用count2作为索引,但cent-tally的第一列与arr[][]的第四列不匹配
我不知道哪里出错了。
由于entries
函数中的这个逻辑
if(flag==8)
{
cout<<"centroids found: "<<endl;
for(int i=0;i<8;i++)
{
for(int j=0;j<4;j++)
{
cout<<" "<<cent_tally[i][j];
}
cout<<endl;
}
return 0;
}
else
{
return flag;
}
8永远不会从entries
函数返回。
另一方面,此逻辑在means
函数
while(val!=8)
{
val=entries(c[0].cx,c[0].cy,c[1].cx,c[1].cy,c[2].cx,c[2].cy,arr1,&p[0]);
}
循环,直到entries
函数返回8。
这似乎是无限循环的原因。考虑调整这两个点之一的行为
平均质心计算不正确的原因:
- 最重要的是:在for循环中,l从0到2,如果两个距离的值相同,计数会随着两个l的值而增加,因此可以使用一个标志来确保只考虑一个最小距离,以确定该点属于哪个质心。
- Abs接受整数值,并且听说我们正在处理浮点数,所以我们需要定义一个处理浮点值的函数。
- 标志应该在'entries'函数的开头初始化为0。
- 如果两个随机生成的质心相同,你可能得不到正确的答案。
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