Тема 27. Анализ данных

27.05 Кластеры в трехмерном пространстве

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#107076

Учёный решил провести кластеризацию некоторого множества звёзд по их расположению на карте звёздного неба. Кластер звёзд – это набор звёзд (точек) на графике, лежащий внутри шара радиусом R  . Каждая звезда обязательно принадлежит только одному из кластеров.

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

Под расстоянием понимается расстояние Евклида между двумя точками A(x1,y1,z1)  и B (x2,y2,z2)  в трехмерном пространстве, которое вычисляется по формуле:

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

В файле A хранятся данные о звёздах двух кластеров, где R = 5  для каждого кластера. В каждой строке записана информация о расположении на карте одной звезды: сначала координата x  , затем координата y  , затем координата z  . Значения даны в условных единицах, которые представлены вещественными числами. Известно, что количество звёзд не превышает 7000.

В файле Б хранятся данные о звёздах четырех кластеров, где R = 3  для каждого кластера. Известно, что количество звёзд не превышает 16 000. Структура хранения информации о звездах в файле Б аналогична файлу А.

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

В ответе запишите шесть чисел через пробел: сначала целую часть произведения |Px|⋅10  для файла А, затем |Py|⋅10  для файла А, и затем |Pz|⋅10  для файла А, далее целую часть произведения |Px|⋅10  для файла Б, |Py|⋅10  для файла Б и |Pz|⋅10  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». Таким способом можно построим по отдельности двухмерные проекции кластеров на оси XoY  , Y oZ  и XoZ  .

Диаграммы для файла А имеют вид:

PIC

Из графика видно, что один кластер имеет ординаты, большие 20, а другой – меньшие 20. Пользуясь этим знанием, разделим данные на кластеры в программе.

Код для файла А

from math import *
f = open(’3_A.txt’)
n = f.readline()
a = [list(map(float,i.replace(’,’,’.’).split())) for i in f]
clusters = [[] for i in range(2)]
for i in a:
    if i[1] > 20:
        clusters[0].append(i)
    else:
        clusters[1].append(i)
sum_x = sum_y = sum_z = tx = ty = tz = 0
for cluster in clusters:
    mn = 10**20
    for star_1 in cluster:
        sm = 0
        for star_2 in cluster:
            sm += dist(star_1,star_2)
        if sm < mn:
            mn = sm
            tx,ty,tz = star_1
    sum_x += tx
    sum_y += ty
    sum_z += tz
print(int(abs(sum_x/2)*10))
print(int(abs(sum_y/2)*10))
print(int(abs(sum_z/2)*10))

Диаграммы для файла Б имеют вид:

PIC

Из графика видно, что все кластеры распределены по четырем координатным осям. Пользуясь этим знанием, разделим данные на кластеры в программе.

Код для файла Б

from math import *
f = open(’3_B.txt’)
n = f.readline()

clusters = [[] for i in range(4)]
for i in f:
    star = list(map(float, i.replace(’,’, ’.’).split()))
    if star[0] > 0 and star[1] > 0:
        clusters[0].append(star)
    elif star[0] < 0 and star[1]>0:
        clusters[1].append(star)
    elif star[0]<0 and star[1] < 0:
        clusters[2].append(star)
    else:
        clusters[3].append(star)
sum_x = sum_y = sum_z = tx = ty = tz = 0
for cluster in clusters:
    mn = 10**20
    for star_1 in cluster:
        sm = 0
        for star_2 in cluster:
            sm += dist(star_1,star_2)
        if sm < mn:
            mn = sm
            tx,ty,tz = star_1
    sum_x += tx
    sum_y += ty
    sum_z += tz
print(int(abs(sum_x/4)*10))
print(int(abs(sum_y/4)*10))
print(int(abs(sum_z/4)*10))

Ответ: 198 199 200 50 46 48

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!