[PYTHON] DBSCAN-Algorithmus (Datenclustering)

Hallo. DBSCAN Was ist ein Algorithmus [^ 1], eine Art Datenclustering, Near-Search (Beispiel / c0fadee57b03f9f08d22)) und die Methode Elementarsatzdatenstruktur.

Ich selbst habe die Quelle [^ 2] von scicit-learn gelesen und den DBSCAN-Algorithmus (zwei Typen, Tiefentyp und Breitentyp) fast durch Kopieren geschrieben.

Für alle Fälle habe ich durch scicit-learn überprüft, ob es mit dem Ergebnis übereinstimmt.

$ ./dbscan.py
True : depth-first
True : breadth-first

dbscan.py


#!/usr/bin/env python
# -*- coding: utf-8 -*-

from __future__ import print_function
import numpy as np
import sklearn.cluster
from scipy import spatial

def dbscandepth(neigh, minp):
    ilabel = 0
    labels = [-1 for _ in neigh]  # initialized as noise
    for i in range(len(neigh)):
        if labels[i] >= 0 or len(neigh[i]) < minp:  # visited or noise
            continue
        candid = [i]
        while len(candid) > 0:
            i = candid.pop()
            if len(neigh[i]) >= minp:  # core only
                for j in neigh[i]:
                    if labels[j] < 0:
                        candid.append(j)
                        labels[j] = ilabel
        ilabel += 1
    return labels

def dbscanbreadth(neigh, minp):
    def expandcandid(candid):
        candid = filter(lambda j: len(neigh[j]) >= minp, candid)  # core only
        if candid != []:
            candid = [neigh[j] for j in candid]
            candid = list(set.union(*map(set, candid)))
            candid = filter(lambda j: labels[j] < 0, candid)
        return candid
    ilabel = 0
    labels = [-1 for _ in neigh]  # initialized as noise
    for i, candid in enumerate(neigh):
        if labels[i] >= 0 or len(candid) < minp:  # visited or noise
            continue
        while len(candid) > 0:
            candid = expandcandid(candid)
            for j in candid:
                labels[j] = ilabel
        ilabel += 1
    return labels

def main():
    minp = 4
    radius = 0.1
    points = np.random.uniform(size=(100,2))
    labels_sklearn = list(sklearn.cluster.DBSCAN(radius, minp).fit(points).labels_  # scikit-learn

    tree = spatial.cKDTree(points)
    neigh = [tree.query_ball_point(p, radius) for p in points]  #Nachbarschaftssuche

    labels = dbscandepth(neigh, minp)
    print(labels == labels_sklearn, ": depth first")
    labels = dbscanbreadth(neigh, minp)
    print(labels == labels_sklearn, ": breadth first")
    return 0

if __name__ == '__main__':
    main()

[^ 1]: Es gibt auch einen Artikel hier: "DBSCAN Blues" [^ 2]: Quellen sind _dbscan_inner.pyx und [dbscan_.py](https :: //github.com/scikit-learn/scikit-learn/blob/21e63aaf01404f4eb3e7ae54ef9f71e8bb905f6b/sklearn/cluster/dbscan_.py)

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