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SECLEDS:基于多代表点与代表点投票的演化数据流序列聚类

机器学习 2022-06-27 v1

摘要

流式环境下的序列聚类具有挑战性,因为它计算代价高,且序列可能随时间演化。K-medoids 或围绕 medoids 划分(PAM)常用于序列聚类,因为它支持基于对齐的距离,且 k 个中心为实际数据项,有助于聚类的可解释性。然而,离线 k-medoids 不支持概念漂移,且对数据流聚类而言计算代价过高。因此我们提出 SECLEDS,一种具有恒定内存占用的 k-medoids 算法的流式变体。SECLEDS 有两个独特性质:i) 每个聚类使用多个 medoids,产生稳定高质量的聚类;ii) 使用直观的 Medoid Voting(代表点投票)方案近似聚类距离以处理概念漂移。与现有为新概念创建新聚类的自适应算法不同,SECLEDS 采用根本不同的方法,即聚类本身随演化流而演化。使用真实与合成数据集,我们实证表明 SECLEDS 无论是否存在漂移、流大小、数据维度和聚类数量都能产生高质量聚类。我们与三种流行的流式和批处理聚类算法进行比较。最先进的 BanditPAM 被用作离线基准。SECLEDS 在 F1 分数上与 BanditPAM 相当,同时将所需距离计算次数减少 83.7%。重要的是,当流包含漂移时,SECLEDS 比所有基线高出 138.7%。我们还对真实网络流量进行聚类,并提供证据表明 SECLEDS 在使用(昂贵的)动态时间规整距离时可支持高达 1.08 Gbps 的网络带宽。

关键词

引用

@article{arxiv.2206.12190,
  title  = {SECLEDS: Sequence Clustering in Evolving Data Streams via Multiple Medoids and Medoid Voting},
  author = {Azqa Nadeem and Sicco Verwer},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2206.12190},
  year   = {2022}
}

备注

Accepted to appear in ECML/PKDD 2022