Python实现随机分布式延迟PSO优化算法(RODDPSO)优化DBSCAN膨胀聚类模型项目实战
说明：这是一个机器学习实战项目（附带数据+代码+文档+视频讲解），如需数据+代码+文档+视频讲解可以直接到文章最后关注获取。
1.项目背景
随着大数据时代的到来，数据挖掘和机器学习技术在各个领域的应用日益广泛。其中，聚类分析作为一种无监督学习方法，在数据挖掘中占据着重要地位。DBSCAN（Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise）作为一种基于密度的聚类算法，能够有效发现任意形状的簇，并识别噪声点，因此在实际应用中具有很高的价值。
然而，DBSCAN算法的性能在很大程度上取决于其参数设置，尤其是邻域半径（Eps）和最小点数（MinPts）。不合适的参数设置可能导致聚类结果不理想，甚至无法有效聚类。因此，如何自动优化DBSCAN算法的参数，以提高其聚类性能，成为了一个亟待解决的问题。
近年来，粒子群优化（Particle Swarm Optimization, PSO）算法作为一种高效的群体智能优化算法，在函数优化、参数寻优等领域取得了显著成果。PSO算法通过模拟鸟群觅食行为，利用个体间的信息共享和协作机制，实现全局最优解的搜索。然而，传统的PSO算法在求解复杂优化问题时，容易陷入局部最优解，导致优化效果不佳。
为了克服传统PSO算法的局限性，本项目提出了一种随机分布式延迟PSO优化算法（Randomized Delayed Distributed PSO, RODDPSO）。该算法通过引入随机延迟机制和分布式计算思想，增加了粒子的探索能力，降低了陷入局部最优解的风险，从而提高了优化效果。
本项目通过随机分布式延迟PSO优化算法优化DBSCAN聚类模型，进行目标聚类。
2.数据获取
本次建模数据来源于网络(本项目撰写人整理而成)，数据项统计如下：
| 编号 | 变量名称 | 描述 |
| 1 | x1 | |
| 2 | x2 | |
| 3 | x3 | |
| 4 | x4 | |
| 5 | x5 | |
| 6 | x6 | |
| 7 | y | 标签 |
数据详情如下(部分展示)：
3.数据预处理
3.1 用Pandas工具查看数据
使用Pandas工具的head()方法查看前五行数据：
关键代码：
3.2数据缺失查看
使用Pandas工具的info()方法查看数据信息：
从上图可以看到，总共有7个变量，数据中无缺失值，共1000条数据。
关键代码：
3.3数据描述性统计
通过Pandas工具的describe()方法来查看数据的平均值、标准差、最小值、分位数、最大值。
关键代码如下：
4.探索性数据分析
4.1 绘制散点图
用Matplotlib工具的scatter()方法绘制散点图：
4.2 相关性分析
从上图中可以看到，数值越大相关性越强，正值是正相关、负值是负相关。
5.特征工程
5.1 建立特征数据和标签数据
关键代码如下：
6.构建随机分布式延迟PSO算法优化DBSCAN聚类模型
主要使用随机分布式延迟PSO优化算法优化DBSCAN算法，用于目标聚类。
6.1 随机分布式延迟PSO粒子群寻找的最优参数
最优参数：
6.2 最优参数值构建模型
| 编号 | 模型名称 | 参数 |
| 1 | DBSCAN聚类模型 | eps=best_eps |
| 2 | min_samples=best_min_samples |
7.模型评估
7.1评估指标及结果
| 模型名称 | 指标名称 | 指标值 |
| DBSCAN聚类模型 | 聚类的类别数量 | 3 |
| 有噪声的样本的数量 | 0 | |
| 聚类结果同质性 | 1.000 | |
| 聚类结果完整性 | 1.000 | |
| 同质性和完整性之间的调和平均值 | 1.000 | |
| 调整的兰德系数 | 1.000 | |
| 调整的互信息 | 1.000 | |
| 轮廓系数 | 0.899 |
从上表可以看出，聚类结果同质性、完整性、同质性和完整性之间的调和平均值、兰德系数、互信息均达到1，说明模型的效果是非常好的。
7.2 聚类图
8.结论与展望
综上所述，本文采用了随机分布式延迟PSO优化算法优化DBSCAN算法的最优参数值来构建聚类模型，最终证明了我们提出的模型效果良好。此模型可用于日常产品的预测。