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Agrupamiento k-means y suma de errores cuadrados

El algoritmo k-means asigna repetidamente los puntos al centro más cercano y mueve cada centro al promedio de los puntos a los que ha sido asignado. El agrupamiento difiere del clasificador entrenado con etiquetas conocidas.

Experimento relacionado: Agrupación k-medias →
Agrupación k-medias
Agrupación k-medias: vista de la simulación →

Significado y funcionamiento

Se dan k centros. Cada punto se asigna al grupo más cercano. Posteriormente, el promedio de los puntos dentro de cada grupo se utiliza como nuevo centro.

Asignar a los centros cercanos y renovar el promedio — esto se realiza de tal manera que no aumente la misma función objetivo al cuadrado. Es posible obtener diferentes resultados dependiendo del centro inicial.

Relaciones y condiciones de validez

SSE es la suma de los cuadrados de las distancias entre cada punto y su centro asignado. Una pausa en la reducción de SSE durante las iteraciones estándar, y la identificación de un óptimo global entre todos los posibles grupos, son conceptos distintos.

La distancia euclidiana y el promedio son adecuados para el análisis de clusters esféricos, y esto también afecta los resultados. La elección de k, y el método utilizado para manejar los valores atípicos y los clusters dispersos, son importantes.

Qué observar en la simulación

Asignar y actualizar medias no aumenta el error cuadrático.

Usamos distancia euclídea y semilla fija. Grupos vacíos conservan centro. Un mínimo local no es una clase verdadera.

Relaciones y símbolos clave

μⱼ = mean(xᵢ ∈ Cⱼ) · SSE = Σ‖xᵢ − μⱼ‖²

Símbolos y unidades de las fórmulas
SímboloSignificadoUnidad
kNúmero de grupos especificado unidades
μⱼCentro medio del grupo jCoordenadas de características
SSESuma de distancias al cuadrado dentro de los gruposUnidades de las características al cuadrado

Ejemplo resuelto

¿Cómo se actualiza cada centro?

Media de puntos asignados · Asignar y actualizar medias no aumenta el error cuadrático.

Errores frecuentes

  • El código militar no garantiza intrínsecamente que posean un nombre o significado preexistente y correcto.

Explorar este concepto con experimentos

Referencias

OpenStax · Introduction to Computer Science (inglés)