摘要：算法的關鍵在于初始中心的選擇和距離公式。并行設置的實現算法，有其中表示用方式實現雖然有很多參數，但是都已經給出了默認值。

K-means是機器學習中一個比較常用的算法，屬于無監督學習算法，其常被用于數據的聚類，只需為它指定簇的數量即可自動將數據聚合到多類中，相同簇中的數據相似度較高，不同簇中數據相似度較低。

優點：

原理簡單

速度快

對大數據集有比較好的伸縮性

缺點：

需要指定聚類 數量K

對異常值敏感

對初始值敏感

其聚類過程類似于梯度下降算法，建立代價函數并通過迭代使得代價函數值越來越小

適當選擇c個類的初始中心；

在第k次迭代中，對任意一個樣本，求其到c個中心的距離，將該樣本歸到距離最短的中心所在的類；

利用均值等方法更新該類的中心值；

對于所有的c個聚類中心，如果利用（2）（3）的迭代法更新后，值保持不變，則迭代結束，否則繼續迭代。

該算法的最大優勢在于簡潔和快速。算法的關鍵在于初始中心的選擇和距離公式。

python中km的一些參數：

sklearn.cluster.KMeans(
    n_clusters=8,
    init="k-means++", 
    n_init=10, 
    max_iter=300, 
    tol=0.0001, 
    precompute_distances="auto", 
    verbose=0, 
    random_state=None, 
    copy_x=True, 
    n_jobs=1, 
    algorithm="auto"
    )
n_clusters: 簇的個數，即你想聚成幾類
init: 初始簇中心的獲取方法
n_init: 獲取初始簇中心的更迭次數，為了彌補初始質心的影響，算法默認會初始10個質心，實現算法，然后返回最好的結果。
max_iter: 最大迭代次數（因為kmeans算法的實現需要迭代）
tol: 容忍度，即kmeans運行準則收斂的條件
precompute_distances:是否需要提前計算距離，這個參數會在空間和時間之間做權衡，如果是True 會把整個距離矩陣都放到內存中，auto 會默認在數據樣本大于featurs*samples 的數量大于12e6 的時候False,False 時核心實現的方法是利用Cpython 來實現的
verbose: 冗長模式（不太懂是啥意思，反正一般不去改默認值）
random_state: 隨機生成簇中心的狀態條件。
copy_x: 對是否修改數據的一個標記，如果True，即復制了就不會修改數據。bool 在scikit-learn 很多接口中都會有這個參數的，就是是否對輸入數據繼續copy 操作，以便不修改用戶的輸入數據。這個要理解Python 的內存機制才會比較清楚。
n_jobs: 并行設置
algorithm: kmeans的實現算法，有：’auto’, ‘full’, ‘elkan’, 其中 ‘full’表示用EM方式實現
雖然有很多參數，但是都已經給出了默認值。所以我們一般不需要去傳入這些參數,參數的。可以根據實際需要來調用。

下面展示一個代碼例子

from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn.externals import joblib
from sklearn import cluster
import numpy as np

# 生成10*3的矩陣
data = np.random.rand(10,3)
print data
# 聚類為4類
estimator=KMeans(n_clusters=4)
# fit_predict表示擬合+預測，也可以分開寫
res=estimator.fit_predict(data)
# 預測類別標簽結果
lable_pred=estimator.labels_
# 各個類別的聚類中心值
centroids=estimator.cluster_centers_
# 聚類中心均值向量的總和
inertia=estimator.inertia_

print lable_pred
print centroids
print inertia

代碼執行結果
[0 2 1 0 2 2 0 3 2 0]

[[ 0.3028348   0.25183096  0.62493622]
 [ 0.88481287  0.70891813  0.79463764]
 [ 0.66821961  0.54817207  0.30197415]
 [ 0.11629904  0.85684903  0.7088385 ]]
 
0.570794546829

為了更直觀的描述，這次在圖上做一個展示，由于圖像上繪制二維比較直觀，所以數據調整到了二維，選取100個點繪制，聚類類別為3類

from sklearn.cluster import KMeans
from sklearn.externals import joblib
from sklearn import cluster
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

data = np.random.rand(100,2)
estimator=KMeans(n_clusters=3)
res=estimator.fit_predict(data)
lable_pred=estimator.labels_
centroids=estimator.cluster_centers_
inertia=estimator.inertia_
#print res
print lable_pred
print centroids
print inertia

for i in range(len(data)):
    if int(lable_pred[i])==0:
        plt.scatter(data[i][0],data[i][1],color="red")
    if int(lable_pred[i])==1:
        plt.scatter(data[i][0],data[i][1],color="black")
    if int(lable_pred[i])==2:
        plt.scatter(data[i][0],data[i][1],color="blue")
plt.show()

可以看到聚類效果還是不錯的，對k-means的聚類效率進行了一個測試，將維度擴寬到50維

對于百萬級的數據，擬合時間還是能夠接受的，可見效率還是不錯，對模型的保存與其它的機器學習算法模型保存類似

from sklearn.externals import joblib
joblib.dump(km,"model/km_model.m")