计算智能——K-means聚类算法C语言代码

K-means聚类算法也称K均值聚类算法是一种迭代求解的聚类分析算法，其步骤是随机选取K个对象作为初始的聚类中心，然后计算每个对象与各个种子聚类中心之间的距离，把每个对象分配给距离它最近的聚类中心。

1. K-Means原理

上图a表示最初的对象点的样本，在图b中我们首先假定k=2，即在样本空间区域随机选取两个坐标点，然后通过计算每个点与两个之间的距离大小分为两个类别，如图c所示，接着在每一组对象点当中计出中心坐标点，这样我们就得到了图d的两个新的坐标点，通过如此反复的迭代过程，最后结果趋于稳定，最终我们得到的两个类别如图f。

2.编程思路

首先我假设生成一个6*6的二维数组，通过产生随机数0/1的方式，随机产生一个带数值的二维数组，这些数值表示的是这是第几个对象点，如06，则表示第6个点为对象点，如果是00则表示该坐标没有对象点。

然后设定两个初始的坐标点，用来进行第一次的分类，通过计算每个对象点和两个坐标点的距离，划分成了2个类别—d1，d2数组。

接着分别在d1数组和d2数组中找出该组对象点的中心值坐标，这样就可以得到新的两个坐标点。

最后通过迭代算法，找出不再变化的坐标点则完成分类。

3.代码实现

#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<time.h>
#include <math.h>
main()
{
int i,j;
int a[6][6];
srand(time(0));//以时间为种子，每次生成不同的数
for(i=0;i<6;i++)
{
for(j=0;j<6;j++)
//随机生成0/1
a[i][j]=0+rand()%2;//rand()生成数的范围在[a,b)写成：a[i]=a+rand()%(b-a);
}

   for(i=0;i<6;i++)
for(j=0;j<6;j++){
    if(a[i][j]==1)
    a[i][j]=i*6+j+1;
}
printf(" 随机生成对象点：\n");
for(i=0;i<6;i++)
for(j=0;j<6;j++){
    if(j!=5)
    printf(" %02d ",a[i][j]);
    else
    printf(" %02d \n",a[i][j]);
}
printf("\n");printf("\n");

int x[2]={1,1};//提前选取两个初始点
int y[2]={4,4};
int x1,x2,y1,y2;

int d1[36]={0};//通过点之间的距离分为两组聚集数组
int d2[36]={0};
   int k=0;
   int l=0;
       for(i=0;i<6;i++)
    for(j=0;j<6;j++){
        if(a[i][j]!=0){
            if(sqrt((i-x[0])*(i-x[0])+(j-x[1])*(j-x[1]))<sqrt((i-y[0])*(i-y[0])+(j-y[1])*(j-y[1]))){
            d1[k]=a[i][j];
            k++;
        }
            else{
            d2[l]=a[i][j];
            l++;
        }
        }
    }
   printf("通过两个初始点分类成两个聚集数组：\n");
   printf("数组一：");
for(i=0;i<k;i++)
    printf("%d ",d1[i]);
printf("\n");
printf("数组二：");
for(i=0;i<l;i++)
    printf("%d ",d2[i]);

printf("\n");
   int o=0;int p=0;
   int q;//每个点的行号
for(i=0;i<k;i++){
   q=(d1[i]-1)/6;
   o=q+o;
   p=d1[i]-q*6-1+p;
}
x[0]=o/k;x[1]=p/k;
o=0;p=0;
    for(i=0;i<l;i++){
   q=(d2[i]-1)/6;
   o=q+o;
   p=d2[i]-q*6-1+p;
}
y[0]=o/l;y[1]=p/l;
printf("\n");printf("\n");
printf("根据两个已分类的数组中心值新生成的两个坐标点：\n");
printf("%d，%d ",x[0],x[1]);
printf("%d，%d \n\n",y[0],y[1]);

   while(1){
   x1=x[0];x2=x[1];y1=y[0];y2=y[1];
       for(i=0;i<36;i++){
       d1[i]=0;d2[i]=0;}
       k=0;
       l=0;
       for(i=0;i<6;i++)
    for(j=0;j<6;j++){
        if(a[i][j]!=0){
            if(sqrt((i-x[0])*(i-x[0])+(j-x[1])*(j-x[1]))<sqrt((i-y[0])*(i-y[0])+(j-y[1])*(j-y[1]))){
            d1[k]=a[i][j];
            k++;
        }
            else{
            d2[l]=a[i][j];
            l++;
        }
        }
    }
    o=0;p=0;q=0;
    for(i=0;i<k;i++){
   q=(d1[i]-1)/6;
   o=q+o;
   p=d1[i]-q*6-1+p;
}
x[0]=o/k;x[1]=p/k;
o=0;p=0;q=0;
    for(i=0;i<l;i++){
   q=(d2[i]-1)/6;
   o=q+o;
   p=d2[i]-q*6-1+p;
}
y[0]=o/l;y[1]=p/l;
printf("根据两个已分类的数组中心值新生成的两个坐标点：\n");
printf("%d，%d ",x[0],x[1]);
printf("%d，%d \n\n",y[0],y[1]);