Тема 27. Анализ данных

27.03 Кластеры нестандартной формы

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#104849

Учёный решил провести кластеризацию некоторого множества звёзд по их расположению на карте звёздного неба. Кластер звёзд – это набор звёзд (точек) на графике, образующий цветы на небесном полотне. Каждая звезда обязательно принадлежит только одному из кластеров.

Истинная периферия кластера, или перифероид, – это одна из звёзд на графике, сумма расстояний от которой до всех остальных звёзд кластера максимальна.

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

В файле A хранятся данные о звёздах трёх цветков. 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 10000.

В файле Б хранятся данные о звёздах пяти цветков. Известно, что количество звёзд не превышает 25000. Структура хранения информации о звёздах в файле Б аналогична файлу А.

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

В ответе запишите четыре числа через пробел: сначала целую часть произведений Px ⋅100  и Py ⋅100  для файла А, далее целую часть произведения Px ⋅100  и Py ⋅100  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

Просто разделить кластеры с помощью прямых не получится. Воспользуемся методом DBSCAN:

Код программы для файла А:

from math import *
def dbscan(a, r):
    cl = [] # Инициализируем список для хранения кластеров
    while a: # Пока есть элементы в входном массиве ’a’
    # Создаем новый кластер и добавляем в него первый элемент из ’a’
        cl.append([a.pop(0)])
        for i in cl[-1]: # Проходим по элементам последнего кластера
        # Проверяем  каждый элемент ’j’ в оставшихся элементах ’a’
            for j in a[:]:
            # Если расстояние между ’i’ и ’j’ меньше радиуса ’r’
                if dist(i, j) < r:
                    cl[-1].append(j) # Добавляем ’j’ в текущий кластер
                    a.remove(j) # Удаляем ’j’ из списка ’a’, чтобы не проверять его снова
    return cl

f = open("2.txt")
s = f.readline()
a = [list(map(float, i.replace(",", ".").split())) for i in f]
cl_total = dbscan(a, 0.2)

sum_x = sum_y = 0  # Переменные для суммы абсцисс и ординат центров
for i in cl_total:
    tx = ty = 0  # Координаты текущего центра кластера
    mn = 0  # Минимальное расстояние
    for j in i:  # Перебор предполагаемого центроида
        sm = 0  # Суммарное расстояние
        for k in i:  # Перебор остальных звёзд для вычисления расстояний
            sm += dist(k, j)
        if sm > mn:
            mn = sm
            tx, ty = j
    sum_x += tx
    sum_y += ty

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

Диаграмма для файла Б имеет вид:

PIC

Просто разделить кластеры с помощью прямых не получится. Воспользуемся методом DBSCAN:

Код программы для файла Б:

from math import *
def dbscan(a, r):
    cl = [] # Инициализируем список для хранения кластеров
    while a: # Пока есть элементы в входном массиве ’a’
    # Создаем новый кластер и добавляем в него первый элемент из ’a’
        cl.append([a.pop(0)])
        for i in cl[-1]: # Проходим по элементам последнего кластера
        # Проверяем  каждый элемент ’j’ в оставшихся элементах ’a’
            for j in a[:]:
            # Если расстояние между ’i’ и ’j’ меньше радиуса ’r’
                if dist(i, j) < r:
                    cl[-1].append(j) # Добавляем ’j’ в текущий кластер
                    a.remove(j) # Удаляем ’j’ из списка ’a’, чтобы не проверять его снова
    return cl

f = open("2.txt")
s = f.readline()
a = [list(map(float, i.replace(",", ".").split())) for i in f]
cl_total = dbscan(a, 0.2)

sum_x = sum_y = 0  # Переменные для суммы абсцисс и ординат центров
for i in cl_total:
    tx = ty = 0  # Координаты текущего центра кластера
    mn = 0  # Минимальное расстояние
    for j in i:  # Перебор предполагаемого центроида
        sm = 0  # Суммарное расстояние
        for k in i:  # Перебор остальных звёзд для вычисления расстояний
            sm += dist(k, j)
        if sm > mn:
            mn = sm
            tx, ty = j
    sum_x += tx
    sum_y += ty

print(int(sum_x / 5 * 100))
print(int(sum_y / 5 * 100))

Ответ: 147 313 1179 946

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!