k_meansmid.java

本代码主要对 K_means 算法用java语言实现 .对需要java kmeans同志很帮助! 并附有测试文件!

package cn.com.l;
//基于质心的k－means聚类算法
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.Random;


public class K_meansMid {

	private static int M=351;             //需要设置的参数为4行(包括本行)
	private static int k=2;               //类数
	private static int N=34;                //原数据的维数,属性个数
	private static String str="c:\\Iono.txt";     //测试数据地址
	
	private static int Z=0;   //迭代次数
	private static float[][] arr;  //存放原数据
	float zx[][];    //存放质心
	float ozx[][];   //保存质心旧值
	boolean r=true; //停止计算阈值
	double P1,P2=0;
	
	
	
	/*public void readfile(String str){//读文件函数
		initParam(str);
        readFile(str);
	}*/
	
	void Normalize(){
		float max[]=new float[N];
		float min[]=new float[N];
		int i,j;
		
		for(i=0;i<N;i++){
			max[i]=min[i]=arr[0][i];
		}
		
		for(i=0;i<M;i++)//找每维的最大最小值
			for(j=0;j<N;j++){
			if(max[j]<arr[i][j]) max[j]=arr[i][j];
			if(min[j]>arr[i][j]) min[j]=arr[i][j];
		}
		
		for(i=0;i<M;i++)
			for(j=0;j<N;j++){
				if(max[j]==min[j]) ;
				else arr[i][j]=(arr[i][j]-min[j])/(max[j]-min[j]);
			}
		//for(i=0;i<M;i++)
			//for(j=0;j<N;j++)
				//System.out.print(max[j]+"\t"+min[j]+"\n");
		/*for(i=0;i<M;i++){
            for(j=0;j<N;j++){
                System.out.print(arr[i][j]+",");
            }
            System.out.println();
        }*/
	}
	
	public void init(){
		
		arr=new float[M][N+1];//分配数据存储空间
		zx= new float[k][N];//分配质心存储空间
		ozx=new float[k][N];
		
		readFile(str);
		int i,j;//打印聚类原数据
		/*for(i=0;i<M;i++){
			
			System.out.print(i+"\t");
			for(j=0;j<4;j++){
				System.out.print(arr[i][j]);
				System.out.print("\t");
				if(j==3)
					System.out.print("\n");
			}
		}*/
		Normalize();
		calculate();
		for(i=0;i<M;i++)//打印聚类结果
			System.out.print((arr[i][N]+1)+"\n");
		System.out.println();
		
		for(i=0;i<zx.length;i++)//打印质心
			for(j=0;j<zx[i].length;j++){
				System.out.print(zx[i][j]+"\t");
				if(j==zx[i].length-1) 
					System.out.print("\n");
			}
		System.out.print("迭代次数:"+Z);
		System.out.print("\n"+P1+"\n"+P2);
		
	}
	
	
	
	

		/*public void initParam(String fileName){//读文件,不是很相关
	        int count = 0;
	        try{
	            FileReader fr = new FileReader(fileName);
	            BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
	            while(br.readLine()!=null){
	                count++;
	            }
	            fr.close();
	            br.close();
	        }
	        catch(IOException e){
	            System.out.println("IOException");
	        }
	        M = count;
	    }*/


		public void readFile(String fileName){	  //读文件
	        int count = 0,i,j;
	        String str[] = new String[M];
	        String str1 = null;
	        String str2[] = new String[4];
	        try{
	            FileReader fr = new FileReader(fileName);
	            BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
	            while((str1=br.readLine())!=null){
	                str[count] = str1;
	                count++;
	            }
	            fr.close();
	            br.close();
	        }
	        catch(IOException e){
	            System.out.println("IOException");
	        }
	        for(i=0;i<M;i++){
	            str2=str[i].split(",");
	            for(j=0;j<N;j++){
	            	Float ff = new Float(str2[j]);
	                arr[i][j]=ff.floatValue();//存入数组
	            }
	        }
	        //打印测试数据
	        /*for(i=0;i<M;i++){
	            for(j=0;j<N;j++){
	                System.out.print(arr[i][j]+",");
	            }
	            System.out.println();
	        }*/
	    }

	
	
	
	public void calculate(){
		int i,j;
		Random R= new Random();
		for(i=0;i<M;i++){//随机划分组
			j=Math.abs(R.nextInt())%k;
			arr[i][N]=j;
		}
		
		//计算质心
		calulatezhixin();
		while(r){
		Z++;
		distance();
		calulatezhixin();
		if(Math.abs(P1-P2)<0.000001) break;//控制循环结束条件
		for(int a=0;a<k;a++)//作用同一行
			for(int w=0;w<N;w++){
					if(zx[a][w]!=ozx[a][w]){ 
						r=true;
						break;
					}
					else 
						r=false;
					
			}
		
		
		}
		

		
	}
	

	
	public void calulatezhixin(){//计算质心
		float s[]=new float[N];
		int i,j,l;
		for(i=0;i<k;i++)//保存原来的质心
			for(j=0;j<N;j++){
				ozx[i][j]=zx[i][j];
			}
		
		for(i=0;i<k;i++){

			for(l=0;l<N;l++) s[l]=0;
			l=0;
			
			for(j=0;j<M;j++)
				if(arr[j][N]==i){//为每一类计算质心
					l++;
					for(int z=0;z<N;z++)
						s[z]+=arr[j][z];
					}
			for(int x=0;x<N;x++)
				zx[i][x]=s[x]/l;
			}
	}
	
	public void distance(){//距离计算函数
		int i,j,w;
		double dis,z;
		P1=P2;P2=0;
		for(i=0;i<M;i++){
			dis=Double.MAX_VALUE;
			for(j=0;j<k;j++){
				z=0;
				for(w=0;w<N;w++){//欧氏距离
					//z=z+Math.abs(zx[j][w]-arr[i][w]);
					//if(w==0||w==1) z=z+0.0937*(zx[j][w]-arr[i][w])*(zx[j][w]-arr[i][w]);
					 z=z+(zx[j][w]-arr[i][w])*(zx[j][w]-arr[i][w]);
				}
				z=Math.sqrt(z);
				if(dis>z) {//到当前类近,那么归到当前类
					dis=z;
					arr[i][N]=j;
					P2+=z;
				}
			}
		}
	
	}
	
	public static void main(String []args){
		K_meansMid k= new K_meansMid();
		k.init();
		
		
	}

}