博客
关于我
从EM算法理解k-means与GMM的关系
阅读量:180 次
发布时间:2019-02-28

本文共 988 字,大约阅读时间需要 3 分钟。

EM算法是一种解决含有无法观测隐含变量的参数估计问题的方法,常用于概率模型中。其核心思想是通过迭代过程,在最大化目标函数的前提下,逐步逼近最优解。具体而言,EM算法采用两阶段循环:在E阶段(Expectation阶段),固定一个变量,将目标函数转化为凸优化函数,求其最大值;在M阶段(Maximization阶段),利用E阶段求得的最优参数更新被固定的变量,进入下一个循环。该过程直到收敛或满足停止条件为止。

在实际应用中,EM算法的核心优势在于其灵活性和适用性。然而,值得注意的是,EM算法仅能保证收敛到局部最优解,可能存在多个最优解的情况。

k-means算法

k-means是一种经典的无监督学习算法,用于聚类任务。其基本思路是将数据划分为K个簇,使得每个簇内的数据点与簇中心的距离之和最小。k-means算法的执行过程同样分为E和M两个阶段:

  • E阶段(Expectation阶段):根据当前已知的簇中心,对每个样本进行簇分配,即确定每个样本属于哪个簇。
  • M阶段(Maximization阶段):基于E阶段的簇分配结果,重新计算簇中心的位置,更新簇分配结果。
  • k-means算法需要预先指定簇的数量K,这一点成为其主要的局限性之一。

    高斯混合模型(GMM)

    高斯混合模型是一种基于概率模型的聚类方法,其核心思想是将数据看作多个高斯分布的混合物。具体而言,GMM假设数据由K个高斯分布混合而成,每个高斯分布对应一个簇。每个高斯分布有三个主要参数:均值μ_i、方差Σ_i和权重π_i。数据生成过程可以表示为:每个样本点独立地从各个高斯分布中按权重π_i生成。

    GMM算法同样需要预先设定簇的数量K,但其在参数估计方面具有EM算法的优势。具体来说,GMM的E和M阶段分别为:

  • E阶段(Expectation阶段):在已知高斯分布参数的情况下,计算每个样本属于各个高斯分布的概率。
  • M阶段(Maximization阶段):利用E阶段计算出的概率更新高斯分布的均值、方差和权重参数。
  • GMM算法的一个显著优势是可以为每个样本提供归属某类的概率,这对于后续的分类任务具有重要意义。

    总结

    k-means和GMM算法在EM算法框架下都采用了两阶段迭代方法。两者的主要区别体现在具体的聚类逻辑上:k-means关注的是簇中心的位置,而GMM不仅关注簇中心,还关注每个样本所属各簇的概率。

    转载地址:http://wydi.baihongyu.com/

    你可能感兴趣的文章
    Openlayers高级交互(14/20):汽车移动轨迹动画(开始、暂停、结束)
    查看>>
    Openlayers高级交互(15/20):显示海量多边形,10ms加载完成
    查看>>
    Openlayers高级交互(16/20):两个多边形的交集、差集、并集处理
    查看>>
    Openlayers高级交互(17/20):通过坐标显示多边形,计算出最大幅宽
    查看>>
    Openlayers高级交互(19/20): 地图上点击某处,列表中显示对应位置
    查看>>
    Openlayers高级交互(2/20):清除所有图层的有效方法
    查看>>
    Openlayers高级交互(3/20):动态添加 layer 到 layerGroup,并动态删除
    查看>>
    Openlayers高级交互(6/20):绘制某点,判断它是否在一个电子围栏内
    查看>>
    Openlayers高级交互(7/20):点击某点弹出窗口,自动播放视频
    查看>>
    Openlayers高级交互(8/20):选取feature,平移feature
    查看>>
    Openlayers:DMS-DD坐标形式互相转换
    查看>>
    openlayers:圆孔相机根据卫星经度、纬度、高度、半径比例推算绘制地面的拍摄的区域
    查看>>
    OpenLDAP(2.4.3x)服务器搭建及配置说明
    查看>>
    OpenLDAP编译安装及配置
    查看>>
    Openmax IL (二)Android多媒体编解码Component
    查看>>
    OpenMCU(一):STM32F407 FreeRTOS移植
    查看>>
    OpenMCU(三):STM32F103 FreeRTOS移植
    查看>>
    OpenMCU(三):STM32F103 FreeRTOS移植
    查看>>
    OpenMCU(二):GD32E23xx FreeRTOS移植
    查看>>
    OpenMCU(五):STM32F103时钟树初始化分析
    查看>>