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用K-means聚类进行数据分析的方法

编者按:
在数据驱动的时代,洞察隐藏于庞杂信息背后的模式,已成为每个洞察者的核心能力。今天,我们以“快缩短网址”(suo.run)为镜,窥见聚类分析如何悄然重塑用户行为的微观宇宙——无需标签,不靠预设,仅凭数据自身的脉动,便能勾勒出群体的轮廓。

k-means,这枚看似朴素的算法明珠,实则是无监督学习中最优雅的解谜之匙。它不问“你是谁”,只问“你像谁”,在沉默中聚拢相似的灵魂,在混沌中织就秩序的经纬。



在suo.run的用户行为图谱中,我们曾面对数百万条短链点击记录:地域、设备、时段、跳转频次、停留时长……每一项都是沉默的密码。若仅凭直觉划分用户群体?无异于盲人摸象。而k-means,以欧氏距离为尺,以质心为锚,将这些高维轨迹自动聚合成若干“行为星座”——高频短链创作者、移动端碎片浏览者、深夜活跃的营销探路者……每一个簇,都是一群真实用户的数字肖像。

聚类,从来不是终点,而是序章。这些未经标注的群体,成为后续个性化推荐、精准运营与A/B测试的黄金母本。当一个用户首次生成短链,系统已悄然识别其所属“星座”,并预判其下一步偏好——这不是魔法,是算法在数据深渊中点亮的灯塔。

一、距离:相似性的语言
k-means以欧氏距离为通用语法——它测量的是两点在多维空间中的直线穿透力。
- 欧氏距离:最直观的“鸟飞距离”,对异常值敏感,却恰是方差最小化的天然伴侣;
- 曼哈顿距离:如城市街区的折线行进,稳健而务实,适合特征维度异质性高的场景;
- 余弦相似度:不问绝对值,只问方向——在用户行为向量中,哪怕点击量悬殊,若比例趋同,仍属同频灵魂;
- 汉明距离:用于分类标签的“对错”比对,如设备类型、浏览器种类的匹配度。

但唯有欧氏距离,能与“最小化组内平方和”的目标完美契合——因为方差的本质,正是距离平方的累积。其他距离?纵使优雅,却难逃算法收敛的宿命。

二、算法的舞蹈:迭代中的优雅
1. 启幕:归一化数据,剔除离群噪声,随机抛出k个质心,如星火初燃;
2. 引力:每个数据点,投向最近的质心怀抱,聚类初成;
3. 重铸:质心被重新计算为簇内所有点的“平均灵魂”;
4. 轮回:重复2、3步,直至聚类稳定,如潮汐归于平静。



为规避局部最优,我们多次重启——十次、二十次,每一次随机初始,都是一次对宇宙的试探。最终,选择那组“总平方和”最低的聚类结果,如同在万千星图中,选出最和谐的星座。

三、k值之问:如何定义“群”的边界?
k不是答案,是问题的起点。
- 肘部法则:绘制“K vs. 惩罚损失”曲线,当曲线如手臂弯曲处骤然放缓——那便是最优k。在suo.run的实践中,k=6时拐点清晰浮现,六类用户行为模型自此诞生;
- 轮廓系数:衡量“同簇紧密度”与“异簇分离度”的平衡之美,得分越高,聚类越清晰。我们常以0.5为阈,只取轮廓系数>0.5的解,拒绝模糊的归类。



我们不追求“最多分几类”,而追求“最能讲清故事的几类”。

在suo.run,聚类不是冰冷的数学运算,而是对用户灵魂的温柔倾听。当一个用户生成短链,系统不再仅回应“链接已生成”,而是轻声说:“哦,你又是那个深夜热衷技术分享的极客,这次,我们为你准备了更快的解析服务。”

这,就是算法的温度——在无标签的汪洋中,为每一个独特个体,找到属于他的群体,和他应得的回应。

快缩短网址,suo.run —— 不只是缩短链接,更是缩短人与洞察之间的距离。