Тема 27. Анализ данных

27.02 Кластеры с аномалиями

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела анализ данных
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#103464

Учёный решил провести кластеризацию некоторого множества звёзд по их расположению на карте звёздного неба. Кластер звёзд – это набор звёзд (точек) на графике, лежащий внутри прямоугольника высотой H  и шириной W  . Каждая звезда обязательно принадлежит только одному из кластеров.

Истинный центр кластера, или центроид, – это одна из звёзд кластера, сумма расстояний от которой до всех остальных звёзд кластера минимальна.

Под расстоянием понимается расстояние Евклида между двумя точками A(x1,y1)  и B(x2,y2)  на плоскости, которое вычисляется по формуле:

d(A, B) = ∘ (x-−-x-)2 +-(y-−-y-)2
            2   1      2   1

Аномалиями назовём точки, находящиеся на расстоянии более одной условной единицы от точек кластеров. При расчётах аномалии учитывать не нужно.

В файле A хранятся данные о звёздах двух кластеров, где H = 2  , W  = 3  для каждого кластера. В каждой строке записана информация о расположении на карте одной звезды: сначала координата x  , затем координата y  . Значения даны в условных единицах, которые представлены вещественными числами. Известно, что количество звёзд не превышает 1000.

В файле Б хранятся данные о звёздах трёх кластеров, где H  = 6  , W  = 3  для каждого кластера. Известно, что количество звёзд не превышает 10 000. Структура хранения информации о звездах в файле Б аналогична файлу А.

Для каждого файла определите координаты центра каждого кластера, затем вычислите два числа: Px  — среднее арифметическое абсцисс центров кластеров, и Py  – среднее арифметическое ординат центров кластеров.

В ответе запишите четыре числа через пробел: сначала целую часть произведения |Px|⋅1000  для файла А и |P |⋅1000
  y  для файла А, далее целую часть произведения |P |⋅100
 x  для файла Б и |P |⋅100
 y  для файла Б.

Возможные данные одного из файлов иллюстрированы графиком.

Внимание! График приведён в иллюстративных целях для произвольных значений, не имеющих отношения к заданию. Для выполнения задания используйте данные из прилагаемого файла.

PIC

Вложения к задаче
Показать ответ и решение

Для начала визуально оценим данные в условии кластеры. Для этого откроем предложенные файлы в Excel  , перейдем в раздел «Вставка → Диаграммы → Точечная».

Диаграмма для файла А имеет вид:

PIC

Рассмотрим 2 кластера и координаты, которыми их можно последовательно отделить:

1) x < − 1  и − 1 < y < 2

2) x > 1  и y > 3

Код программы для файла А:

file = open("3_A.txt")
file.readline()
clusters = [[] for i in range(2)]
for star in file:
    x, y = list(map(float, star.replace(’,’, ’.’).split()))
    if (x < -1) and (-1 < y < 2):
        clusters[0].append((x, y))
    elif (x > 1) and (y > 3):
        clusters[1].append((x, y))

sum_x = sum_y = 0
for cluster in clusters:
    tx = ty = 0
    mn = 10**20
    for centroid in cluster:
        x1, y1 = centroid
        sm = 0
        for star in cluster:
            x2, y2 = star
            sm += ((x2-x1)**2 + (y2-y1)**2)**0.5
        if sm < mn:
            mn = sm
            tx, ty = x1, y1
    sum_x += tx
    sum_y += ty

print(int(abs(sum_x / 2) * 1000))
print(int(abs(sum_y / 2) * 1000))

Диаграмма для файла Б имеет вид:

PIC

Рассмотрим 3 кластера и координаты, которыми их можно последовательно отделить:

1) x < − 7  и y > − 3

2) x > 5  и y > 6

3) − 1 < x < 3  и y < − 5

Код программы для файла Б:

file = open("3_B.txt")
file.readline()
clusters = [[] for i in range(3)]
for star in file:
    x, y = list(map(float, star.replace(’,’, ’.’).split()))
    if (x < -7) and (y > -3):
        clusters[0].append((x, y))
    elif (x > 5) and (y > 6):
        clusters[1].append((x, y))
    elif (-1 < x < 3) and (y < -5):
        clusters[2].append((x, y))

sum_x = sum_y = 0
for cluster in clusters:
    tx = ty = 0
    mn = 10**20
    for centroid in cluster:
        x1, y1 = centroid
        sm = 0
        for star in cluster:
            x2, y2 = star
            sm += ((x2-x1)**2 + (y2-y1)**2)**0.5
        if sm < mn:
            mn = sm
            tx, ty = x1, y1
    sum_x += tx
    sum_y += ty

print(int(abs(sum_x / 3) * 100))
print(int(abs(sum_y / 3) * 100))

Ответ: 18 2293 25 92

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!