K-means聚类分析案例(一)

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聚类介绍: 点这里
层次聚类分析案例(一):世界银行样本数据集
层次聚类分析案例(二):亚马逊雨林烧毁情况
层次聚类分析案例(三):基因聚类

食品消费模式是医学和营养学领域关注的一大热点。食物消费与个人的整体健康、食物的营养价值、购买食品的经济性和消费环境有关。这项分析涉及25个欧洲国家肉类和其他食品之间的关系。观察肉类和其他食品的相关性是很有意思的。这些数据包括:红肉、白肉、蛋类、牛奶、鱼类、谷类、淀粉类食品、坚果(包括豆类和油籽)、水果和蔬菜。

准备工作

为了应用k均值聚类,我们使用欧洲25个国家的蛋白质消费量数据集。

第1步:收集和描述数据

该任务使用名为protein的数据集,该数据集以标准格式存储在CSV格式的文件中,其中包含25行数据和10个变量。 数据获取路径

数值型变量如下:
RedMeat
WhiteMeat
Eggs
Milk
Fish
Cereals
Starch
Nuts
Fr&Veg
非数值型变量如下:
Country
具体实施步骤
以下为实现细节。

第2步:探索数据

让我们探索数据并理解变量间的关系。从导入名为Europenaprotein.csv的CSV文件开始,将该数据保存到protein数据框:

head()函数返回了一个向量、矩阵、表、数据框或函数首或尾的部分。将protein数据框传入head()函数。

结果如下:

第3步:聚类

开始在三个簇的基础上进行聚类。为了在初始阶段产生随机的簇数量,调用set.seed()函数。set.seed()函数能够产生随机数。

kmeans()函数能够在数据矩阵上执行k均值聚类。protein数据矩阵被当作一个对象传入该函数,该对象必须是数值型矩阵。centers=3代表初始化簇中心数量。因为簇的数量由一个数字指定,nstart=10定义了随机被选择的中心数。

结果如下:

接下来,生成簇指派列表。order()函数返回一个序列,以升序或者降序重新生成它的第一个参数。groupMeat数据框被当作一个数据框对象传入:

调用data.frame()函数,显示了国家和这些国家所处的簇:

结果如下:

plot()函数是一个绘制R对象的通用函数。参数类型指明了要被显示的图的种类。xlim参数的意思是参数应该被给定范围的边界,而不是一个范围。xlab和ylab提供了x轴和y轴各自的标题:

结果如下:

第4步:改进模型

接下来,在所有9个蛋白质组上进行聚类,并且7个簇已经被创建了。在散点图上不同颜色的点代表了吃白肉和红肉的国家。地理上临近的国家倾向于分到同一组。

center=7代表初始的聚类中心数量:

7个不同的聚类形成了。25个国家都一一被分配到了某一个簇中。

结果如下:

clustplot()函数创造了一个二变量的图,其中可以看到数据的可视化划分。所有观测值使用主成分以点的方式表示。在每个簇周围绘制椭圆形。protein数据框被当作对象传入:

结果如下:

另一个层次化形式展现的方法如下。这里使用agnes()函数。通过设置diss=FALSE,不相似度矩阵被用来计算原始数据。metric="euclidean"表明使用欧氏距离进行计算:

结果如下:

plot()画出图形:按回车可查看下一章图,共两张图。

结果如下:

cutree()函数切割树到几个组中,通过设定期望的组数量或者切割的高度来进行划分:

结果如下:

结果如下:

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