模糊聚類分析實驗報告

2021-03-04 09:46:39 字數 2350 閱讀 8413

表2:13個指標值得均值和標準差

選取a13單元格輸入公式=(a1-a$10)/a$11,並用資料填充a13:m20區域得到標準化矩陣如下表3。

表3: 標準化資料矩陣

3、 求取模糊相似矩陣

本次試驗是通過歐氏距離法求取模糊相似矩陣。其數學模型為:

選取a23單元格輸入公式=sqrt((a$13-a13)^2+(b$13-b13)^2+(c$13-c13)^2+(d$13-d13)^2+(e$13-e13)^2+(f$13-f13)^2+(g$13-g13)^2+(h$13-h13)^2+ (i$13-i13)^2+(j$13-j13)^2+(k$13-k13)^2+(l$13-l13)^2+(m$13-m13)^2)求的,b23中輸入公式=sqrt((a$14-a13)^2+(b$14-b13)^2+(c$14-c13)^2+(d$14-d13)^2+(e$14-e13)^2+(f$14-f13)^2+(g$14-g13)^2+(h$14-h13)^2+ (i$14-i13)^2+(j$14-j13)^2+(k$14-k13)^2+(l$14-l13)^2+(m$14-m13)^2)q求的。

如此在c23、d23、e23、f23、g23、h23依次輸入公式,用資料填充a23:h30區域求的標準化矩陣的d值矩陣。

選取a32單元格輸入公式= 1-a23/max($a$23:$h$30),用資料填充a32:h39區域的模糊相似矩陣如下表4。

易得模糊相似矩陣r具備自反性和對稱性。將模糊相似矩陣複製到sheet

2工作表a1:h8區域。選取a10單元格輸入公式=max(min($a1,a$1),min($b1,a$2),min($c1,a$3),min($d1,a$4),min($e1,a$5),min($f1,a$6),min($g1,a$7),min($h1,a$8)),用資料填充a10:

h17區域得到模糊相似矩陣的合成矩陣如下表5。模糊相似矩陣≠r,所以相似矩陣r並不是原始矩陣的模糊等價矩陣,需要進一步合成。

表4:模糊相似矩陣r

表5:模糊相似矩陣

4、 求取模糊等價矩陣

求取模糊等價矩陣需對模糊相似矩陣進行一系列的合成用算。

r r2 = rr r4 = r2r2 …… r2k = rkrk ……

若存在正整數 k,使得: r2k = rk,則 r2k 是模糊等價矩陣,這樣: 可通過 r2k 對 x 上的元素進行聚類。

與第一次合成運算同理對r2和r4進行合成運算後得表6,表7。易得 r8= r4,所以r16為原始矩陣的等價矩陣,可通過利用 r16對樣本元素進行聚類。

表6:模糊相似矩陣r4

表7:模糊相似矩陣r8

5、 模糊聚類分析

本次實驗運用直接法進行分類。將模糊等價矩陣複製到sheet5工作表中。

取,寫出,其中,

當=1時,在a10單元格中輸入公式=if(a1>=1,1,0),用資料填充a10:h17區域得到=1的截矩陣,如下表8。將樣本分為8類,即將每一樣本分為1類,此為最細的分類。

表8: =1的截矩陣

以下構造截矩陣的方法與上同。

當=0.7時,如下表9。將樣本分為七類,即將第7,第8分為1類,其他6個樣本各分為1類。

表9: =0.7的截矩陣

=0.55時,如表10。將樣本分為6類,即將第6、第7、第8分為1類,其他5個樣本各分為1類。

表10: =0.55的截矩陣

=0.5時,如表11。將樣本分為5類,即將第5、第6、第7、第8分為1類,其他4個樣本各分為1類。

表11: =0.5的截矩陣

=0.4時,如表12。將樣本分為4類,即將第3、第5、第6、第7、第8分為1類,其他3個樣本各分為1類。

表12: =0.4的截矩陣

=0.39時,如表13。將樣本分為3類,即將第3、第4、第5、第6、第7、第8分為1類,其他2個樣本各分為1類。

表13: =0.39的截矩陣

=0.35時,如表14。將樣本分為2類,即將第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8分為1類,另外1個樣本各分為1類。

表14: =0.35的截矩陣

=0.3時,如表15。將樣本分為1類,即將所有的樣本歸為1類。此為最籠統的分類

表15: =0.3的截矩陣

6、 畫動態聚類圖

五、 實驗總結

模糊聚類分析在土地利用分割槽中的應用是十分廣泛的,掌握並熟練地應用它是非常必要的。通過本次試驗,我了解並應用了模糊聚類分析法,但模糊聚類分析的矩陣標準化、構造相似矩陣、構造模糊等價矩陣、截矩陣構造及聚類分析等過程的方法是很多的,本次試驗只各應用了一種方法,有一定的侷限性。要相對模糊聚類分析掌握還需進一步了解應用。

本次基本掌握了應用excel進行模糊聚類分析的操作。excel進行模糊聚類分析相比其他的統計軟體來說不夠智慧型化,計算過程的公式需手動編寫,但其操作通俗易懂,上手快容易快速掌握。總的來說本次試驗達到了預期的實驗目的。

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