This paper presents a comprehensive comparative analysis of prominent clustering algorithms K-means, DBSCAN, and Spectral Clustering on high-dimensional datasets. We introduce a novel evaluation framework that assesses clustering performance across multiple dimensionality reduction techniques (PCA, t-SNE, and UMAP) using diverse quantitative metrics. Experiments conducted on MNIST, Fashion-MNIST, and UCI HAR datasets reveal that preprocessing with UMAP consistently improves clustering quality across all algorithms, with Spectral Clustering demonstrating superior performance on complex manifold structures. Our findings show that algorithm selection should be guided by data characteristics, with Kmeans excelling in computational efficiency, DBSCAN in handling irregular clusters, and Spectral Clustering in capturing complex relationships. This research contributes a systematic approach for evaluating and selecting clustering techniques for high dimensional data applications.


翻译:本文对K-means、DBSCAN和谱聚类三种主流聚类算法在高维数据集上进行了系统性对比分析。我们提出了一种新颖的评估框架,通过多种量化指标结合不同降维技术(PCA、t-SNE和UMAP)来综合评价聚类性能。在MNIST、Fashion-MNIST和UCI HAR数据集上的实验表明:UMAP预处理能持续提升所有算法的聚类质量,其中谱聚类在复杂流形结构上表现最优。研究发现算法选择应遵循数据特性——K-means在计算效率方面具有优势,DBSCAN擅长处理不规则簇结构,而谱聚类在捕捉复杂关系时表现突出。本研究为高维数据应用中的聚类技术评估与选择提供了系统性方法。

0
下载
关闭预览

相关内容

FlowQA: Grasping Flow in History for Conversational Machine Comprehension
专知会员服务
34+阅读 · 2019年10月18日
Keras François Chollet 《Deep Learning with Python 》, 386页pdf
专知会员服务
163+阅读 · 2019年10月12日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
VIP会员
相关资讯
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
29+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
44+阅读 · 2019年1月3日
STRCF for Visual Object Tracking
统计学习与视觉计算组
15+阅读 · 2018年5月29日
Focal Loss for Dense Object Detection
统计学习与视觉计算组
12+阅读 · 2018年3月15日
IJCAI | Cascade Dynamics Modeling with Attention-based RNN
KingsGarden
13+阅读 · 2017年7月16日
相关基金
国家自然科学基金
13+阅读 · 2017年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
3+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
2+阅读 · 2015年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员