聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件

聚類分析和MATLAB實現(xiàn)服從真理，就能征服一切事物聚類分析和MATLAB實現(xiàn)聚類分析和MATLAB實現(xiàn)服從真理，就能征服一切事物第4章聚類分析(clusteranalysis)§4.1樣品(變量)相近性度量§42譜系聚類法及MATLAB實現(xiàn)§43快速聚類法統(tǒng)計方法(聚類分析):聚類分析一所研究的樣本或者變量之間存在程度不同的相似性,要求設(shè)法找出一些能夠度量它們之間相似程度的統(tǒng)計量作為分類的依據(jù),再利用這些量將樣本或者變量進(jìn)行分類系統(tǒng)聚類分析一將n個樣本或者n個指標(biāo)看成n類,一類包括一個樣本或者指標(biāo),然后將性質(zhì)最接近的兩類合并成為一個新類依此類推。最終可以按照需要來決定分多少類,每類有多少樣本(指標(biāo))高三數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)不僅要使學(xué)生對過去所學(xué)知識分門別類地歸納、鞏固，使之系統(tǒng)化，更要使學(xué)生側(cè)重把握知識的內(nèi)在規(guī)律，提高分析問題和解決問題的能力.一、深研考試說明，分析高考試題《考試說明》是高考命題的依據(jù)，高考試題是對考試說明要求的具體?┗?.只有研究考試說明，同時分析高考試題，才能加深對它的理解，才能體會平時教學(xué)與命題專家們在理解考試說明上的差距，并爭取縮小差距，更好地指導(dǎo)考生進(jìn)行復(fù)習(xí).比如，考試說明指出：考試要求分成4個不同的層次，這4個層次由低到高依次為了解、理解、掌握、靈活運用和綜合運用.如何界定了解、理解、掌握、靈活運用和綜合運用呢？考試說明并未明確指?┏?.只能通過深入研究近年來的高考數(shù)學(xué)試題才能使其具體化，從而指導(dǎo)我們的教學(xué)工作.從這個意義上來說，研究考試說明，分析近年來的高考數(shù)學(xué)試題是非常必要的，有助于把握試題的“度”.二、回歸課本，夯實基礎(chǔ)扎實的基礎(chǔ)是高考取勝的靈丹妙藥.從近幾年高考數(shù)學(xué)卷可以看出，基礎(chǔ)知識、基本技能、基本方法是高考數(shù)學(xué)考查的重點.選擇題、填空題、解答題中基本常規(guī)題(低中難度)約占整卷的80％，這是考生得分的主要來源，特別是選擇題、填空題主要是考查基本知識、基本運算，但其命題敘述或選擇項往往具有迷惑性，有的選擇項就是學(xué)生常見的錯誤，考生只有具備扎實的基礎(chǔ)知識才能準(zhǔn)確作出判?┒?.因此，首輪復(fù)習(xí)必須真正回到課本中去，回到基礎(chǔ)中去.針對普通班學(xué)生基礎(chǔ)知識薄弱的特點，教師應(yīng)從最基本的概念講起，從不同的角度和側(cè)面幫助學(xué)生理解概念的內(nèi)涵和外延，在理解的基礎(chǔ)上，要求他們每天都能像閱讀課文一樣，花5到10分鐘的時間閱讀并記憶概念、定義、性質(zhì)、定理等，對一些重要內(nèi)容多次反復(fù)復(fù)習(xí)，使基礎(chǔ)知識、基本方法不斷循環(huán)呈現(xiàn)，并布置適量作業(yè)，使學(xué)生通過反復(fù)練習(xí)達(dá)到熟能生巧、運用自如的境界.三、加強(qiáng)數(shù)學(xué)思想方法的滲透數(shù)學(xué)思想和方法既是數(shù)學(xué)知識的精髓，又是知識轉(zhuǎn)化為能力的橋梁.高三數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)課的一個典型特征是問題解決思路廣、方法多，更應(yīng)追求解題的通法――數(shù)學(xué)思想方法.因為從學(xué)生的心理角度看，他們對于一道習(xí)題一旦了解或掌握了某一巧解后，就會對通法產(chǎn)生厭倦心理，這就從根本上阻礙了數(shù)學(xué)思想方法的滲透.而高考大部分試題考查的都是通性、通?┓?.因此，在問題解決的過程中，教師必須擺正巧解與通解的關(guān)系，加強(qiáng)對基本思想方法的滲透與訓(xùn)練，尤其在基礎(chǔ)知識的復(fù)習(xí)時，應(yīng)注意揭示、總結(jié)其中蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想方法.在數(shù)學(xué)思想方法已熟練的基礎(chǔ)上再向?qū)W生的介紹巧解的特殊思路，從而拓寬學(xué)生視野，提高學(xué)生的解題能力.四、講究技巧，上好試卷講評課試卷講評是高三數(shù)學(xué)教學(xué)的重要環(huán)節(jié)，通過講評，分析測試中出現(xiàn)的問題，幫助學(xué)生糾正錯誤，鞏固知識；通過講評，使學(xué)生和教師明確在學(xué)與教中存在的問題和今后努力的方向.講評課的最高境界是講聯(lián)系、講創(chuàng)新，一般的教師只能圍繞一道題講好題意，講清思路，講明方法，但要從一道題中跳出去講聯(lián)系、講創(chuàng)新卻非易事，因為它要求教師心中裝的不是一道題，而是許多同類的題.教師通過講一道題而使學(xué)生掌握一類題；從一個知識點聯(lián)系到整個知識網(wǎng)絡(luò)，通過教師有啟發(fā)的講評，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維，促使學(xué)生探索教師沒想到的思路與方法，做到有創(chuàng)新地解題.(1)試卷講評要做好測試情況的統(tǒng)計與分析，提高針對性和實效性.(2)試卷講評要照顧一般，突出重點.(3)試卷講評要重視方法，培養(yǎng)學(xué)生的思維能力.(4)試卷講評要引導(dǎo)學(xué)生評后反思，以擴(kuò)大講評的成果.五、加強(qiáng)指導(dǎo)，提高學(xué)生的應(yīng)試技能學(xué)生高考要想取得好成績，不僅取決于扎實的基礎(chǔ)知識、熟練的基本技能和過硬的解題能力，而且取決于臨場的發(fā)揮.我們要讓學(xué)生把平常的考試當(dāng)做高考，從心理調(diào)節(jié)、時間分配、節(jié)奏的掌握等方面不斷調(diào)試，逐步適應(yīng).一般說來，在考試時，學(xué)生首先要調(diào)整好心態(tài)，不能讓試題的難度、熟悉程度影響自己的情緒，力爭做到會做的題不扣分，不會做的題盡量得分．其次，應(yīng)在規(guī)定的時間內(nèi)完成，講究快速、準(zhǔn)確.六、強(qiáng)調(diào)動手，提高學(xué)生的運算能力運算也是很重要的一個環(huán)節(jié)，與方法的重要性不相上下.培養(yǎng)發(fā)散性思維，尋求解題的多種方法非常重?┮?.但是，有些學(xué)生具有很強(qiáng)的思維能力，能夠從多種角度思考問題，可是計算能力卻不強(qiáng)，平時也不訓(xùn)練，考試時往往是找對了方法卻算錯了答案，非常可惜.因而學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)方法要與計算并重.一方面，要重視學(xué)生做題方法的訓(xùn)練，從多角度、多方面去思考問題；另一方面，也要讓學(xué)生鍛煉計算能力，注重計算的精確性.總之，在高三數(shù)學(xué)復(fù)習(xí)教學(xué)中，一定要把握好考試說明，既要夯實基礎(chǔ)，又要培養(yǎng)能力.《語文課程標(biāo)準(zhǔn)》指出:“語文教學(xué)應(yīng)在師生平等對話的過程中進(jìn)行”。教學(xué)實踐告訴我們,語文教學(xué)是“互動”,是一種“溝通”與“合作”,是教師與學(xué)生圍繞“教學(xué)文本”進(jìn)行“對話”的過程。小學(xué)生好奇好動,思維活躍,可塑性和自我意識強(qiáng),自制力較差,注意力不易集中,喜歡探討式的生動活潑的教學(xué)方式。因此,迫切要求教師進(jìn)行教學(xué)互動,優(yōu)化學(xué)習(xí)品質(zhì)。一、心靈互動――建立民主平等的師生關(guān)系陶行知先生說過:“教育是心心相印的活動?！睕]有寬松、和諧的氛圍,學(xué)生能暢所欲言嗎?如果上課時,老師總板著臉,學(xué)生還敢笑嗎?因此,教師應(yīng)尊重學(xué)生自由表達(dá)的欲望,使課堂教學(xué)環(huán)節(jié)充滿激情,時刻進(jìn)發(fā)智慧的火花,讓學(xué)生敢想、敢問、敢說,敢于表現(xiàn)自我。只有這樣,學(xué)生才會在平等、民主的人際關(guān)系中自由地展現(xiàn)童真,才敢與教師零距離地親密接觸,從而使教學(xué)過程成為一個源源不斷的激勵過程,讓課堂成為人性培育的殿堂。因此,在教學(xué)過程中要努力建立一種相互平等、相互尊重、相互信任的師生關(guān)系,使教學(xué)過程成為師生同交往、共發(fā)展的互動過程。如在閱讀教學(xué)《小母雞種稻子》時,師生可以一起扮演文中的角色來朗讀課文。在學(xué)生充分讀熟課文后,可以創(chuàng)設(shè)情境檢查學(xué)生對課文的理解情況。如讓學(xué)生根據(jù)課文內(nèi)容,在課文插圖上添畫一只小雞向母雞發(fā)問的樣子,誘發(fā)學(xué)生個體參與的主動性、積極性,發(fā)展學(xué)生的想象力。然后,讓學(xué)生當(dāng)“小母雞”,教師則當(dāng)“小雞”,讓“小母雞”回答“小雞”的提問。教師根據(jù)課文內(nèi)容精心設(shè)計幾個問題向“小母雞”請教。由于學(xué)生擔(dān)當(dāng)?shù)氖恰靶∧鸽u”這一重要角色,自然不愿被“小雞”問住,于是他們互相補(bǔ)充,爭相回答提問,從而完全弄懂了“又香又甜的米飯是怎么來的”。在整個教學(xué)過程中,師生之間既有信息的傳遞,又有情感的交流,更有思維的撞擊,師生完全處于平等狀態(tài),課堂成為培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新思維的理想場所。現(xiàn)代教育以促進(jìn)人的發(fā)展為目標(biāo),要求為學(xué)生的個性發(fā)展提供足夠的空間,這就要求教師轉(zhuǎn)變角色,把自己作為學(xué)生學(xué)習(xí)的伙伴、引導(dǎo)者和組織者,徹底改變單純灌輸?shù)淖龇?要與學(xué)生平等溝通,確立學(xué)生為主體地位,建立民主平等的師生關(guān)系,促進(jìn)學(xué)生積極主動地學(xué)習(xí),使學(xué)習(xí)過程變成學(xué)生不斷提出問題、解決問題的探索過程。二、情境互動――創(chuàng)設(shè)交際情境,促使雙向互動在語文教學(xué)中教師必須讓學(xué)生與學(xué)生之間交流互動,教師與學(xué)生之間的交流也需要互動,營造一種交際的氛圍。否則,語文課就成為說話、聽話課。因為只有在動態(tài)的交流中,才能發(fā)展學(xué)生的思維,提高學(xué)生思維的敏捷性、條理性和深刻性,提高學(xué)生靈活、機(jī)智的聽說能力和待人處事的能力,因此,創(chuàng)設(shè)交際情境,使生生、師生互動起來尤為重要。如《可愛的小動物》一課,它不是讓我們引導(dǎo)學(xué)生去說圖上畫著誰在干什么,而是以這幅圖為一個引子,引導(dǎo)學(xué)生去互相交流自己喜愛的小動物是什么,為什么喜歡它,培養(yǎng)同學(xué)們喜愛小動物的感情、愛護(hù)大自然的意識。根據(jù)這一課型的特點,教師可以引導(dǎo)學(xué)生這樣去交流:先讓A生問B生:××同學(xué),你喜歡小動物嗎?你喜歡什么小動物?你為什么喜歡它?能給大家說說嗎?再讓B生給大家介紹,還可以引導(dǎo)學(xué)生問:有沒有跟我喜歡同樣動物的同學(xué)?請說說你還喜歡它的哪些地方?老師相機(jī)點撥:他們說得好不好?好在哪里?不好在哪里?這樣,促使雙向互動。三、利用教學(xué)內(nèi)容,推進(jìn)學(xué)習(xí)過程――內(nèi)容互動興趣是兒童進(jìn)行活動的主要動力。幼兒期、童年期的兒童更多地需要借助于外在興趣來喚起事物內(nèi)在的、深刻的興趣。因此,在教學(xué)活動中,需要教師通過各種生動、形象、有趣的手段來激發(fā)兒童的興趣,在語言教學(xué)中應(yīng)主要以語言本身的興趣為主。在教學(xué)《含羞草》一課,理解“自我陶醉”時,我啟發(fā)學(xué)生聯(lián)系生活實際,說說自我陶醉是什么意思,什么時候會自我陶醉。大家饒有興致地回憶生活的點滴,或討論,或沉思。他們欣喜地發(fā)現(xiàn)原來學(xué)習(xí)語文是如此有趣。這樣的課不僅讓他們對新的綜合學(xué)科產(chǎn)生了濃厚的興趣,而且培養(yǎng)了學(xué)生對科學(xué)的探索精神?！敖虝恕?、“因材施教”都是我國很好的傳統(tǒng)教育形式,在教育過程中充分體現(xiàn)了人性的關(guān)懷。學(xué)生之間存在著很大的個體差異性,但每一個學(xué)生都有長處和短處,如果在課堂教學(xué)中絲毫不考慮這些差異,采用千篇一律的教學(xué)模式,勢必會抹殺學(xué)生個性。我們應(yīng)該因人而異、因勢利導(dǎo),充分挖掘?qū)W生內(nèi)在潛能,讓每一個學(xué)生都能彰顯個性。世界是豐富多彩的,社會的發(fā)展對人才的需求更是多層次、多規(guī)格的。教育應(yīng)為社會的發(fā)展培養(yǎng)多元化、多個性的人才,讓我們在“學(xué)成導(dǎo)航,互動課堂”的教育理念中暢游,讓孩子們在學(xué)習(xí)的天堂中暢游,打破傳統(tǒng)的“一言堂”,才有利于學(xué)生主體的凸顯,有利于新型師生關(guān)系的培育。教學(xué)過程中只有真正進(jìn)行師生間平等的、動態(tài)的、全方位的對話,才能實現(xiàn)真正意義的課堂“互動教學(xué)”,從而促進(jìn)學(xué)生進(jìn)行有效學(xué)習(xí)。(責(zé)編鐘嵐)聚類分析和MATLAB實現(xiàn)服從真理，就能征服一切事物聚類分析1第4章聚類分析(clusteranalysis)§4.1樣品(變量)相近性度量§42譜系聚類法及MATLAB實現(xiàn)§43快速聚類法第4章聚類分析(clusteranalysis)2統(tǒng)計方法(聚類分析):聚類分析一所研究的樣本或者變量之間存在程度不同的相似性,要求設(shè)法找出一些能夠度量它們之間相似程度的統(tǒng)計量作為分類的依據(jù),再利用這些量將樣本或者變量進(jìn)行分類系統(tǒng)聚類分析一將n個樣本或者n個指標(biāo)看成n類,一類包括一個樣本或者指標(biāo),然后將性質(zhì)最接近的兩類合并成為一個新類依此類推。最終可以按照需要來決定分多少類,每類有多少樣本(指標(biāo))統(tǒng)計方法(聚類分析):3統(tǒng)計方法(系統(tǒng)聚類分析步驟)系統(tǒng)聚類方法步驟1.計算n個樣本兩兩之間的距離2.構(gòu)成n個類,每類只包含一個樣品3.合并距離最近的兩類為一個新類4.計算新類與當(dāng)前各類的距離(新類與當(dāng)前類的距離等于當(dāng)前類與組合類中包含的類的距離最小值),若類的個數(shù)等于1,轉(zhuǎn)5,否則轉(zhuǎn)35.畫聚類圖6.決定類的個數(shù)和類。統(tǒng)計方法(系統(tǒng)聚類分析步驟)4系統(tǒng)聚類分析:主要介紹系統(tǒng)聚類分析方法。系統(tǒng)聚類法是聚類分析中應(yīng)用最為廣泛的一種方法,它的基本原理是:首先將一定數(shù)量的樣品或指標(biāo)各自看成一類,然后根據(jù)樣品(或指標(biāo))的親疏程度,將親疏程度最高的兩類進(jìn)行合并。然后考慮合并后的類與其他類之間的親疏程度,再進(jìn)行合并。重復(fù)這一過程,直至將所有的樣品(或指標(biāo))合并為一類。系統(tǒng)聚類分析:5系統(tǒng)聚類分析用到的函數(shù):函數(shù)功能pdist計算觀測量兩兩之間的距離quareform將距離矩陣從上三角形式轉(zhuǎn)換為方形形式,或從方形形式轉(zhuǎn)換為上三角形式linkage創(chuàng)建系統(tǒng)聚類樹dendrogram輸出冰柱圖cophenet計算Cophenetic相關(guān)系數(shù)cluster|根據(jù)Linkage函數(shù)的輸出創(chuàng)建分類clusterdata根據(jù)數(shù)據(jù)創(chuàng)建分類inconsistent計算聚類樹的不連續(xù)系數(shù)系統(tǒng)聚類分析用到的函數(shù):6聚類分析研究對樣品或指標(biāo)進(jìn)行分類的一種多元統(tǒng)計方法是依據(jù)研究對象的個體的特征進(jìn)行分類的方法。聚類分析把分類對象按一定規(guī)則分成若干類,這些類非事先給定的,而是根據(jù)數(shù)據(jù)特征確定的。在同一類中這些對象在某種意義上趨向于彼此相似,而在不同類中趨向于不相似。職能是建立一種能按照樣品或變量的相似程度進(jìn)行分類的方法。聚類分析7E10川州南西肅海黑湖新天山疆津蘇江寧E8聚類分析有兩種:一種是對樣品的分類,稱為Q型,另一種是對變量(指標(biāo))的分類,稱為R型R型聚類分析的主要作用:1不但可以了解個別變量之間的親疏程度,而且可以了解各個變量組合之間的親疏程度。2根據(jù)變量的分類結(jié)果以及它們之間的關(guān)系,可以選擇主要變量進(jìn)行Q型聚類分析或回歸分析。(R2為選擇標(biāo)準(zhǔn))Q型聚類分析的主要作用:1可以綜合利用多個變量的信息對樣本進(jìn)行分析2分類結(jié)果直觀,聚類譜系圖清楚地表現(xiàn)數(shù)值分類結(jié)果。3聚類分析所得到的結(jié)果比傳統(tǒng)分類方法更細(xì)致、全面、合理在課堂上主要討論Q型聚類分析,Q型聚類常用的統(tǒng)計量是距離聚類分析有兩種:一種是對樣品的分類,稱為Q941樣品(變量)間相近性度量41.1聚類分析的基本思想在生產(chǎn)實際中經(jīng)常遇到給產(chǎn)品等級進(jìn)行分類的問題,如一等品、二等品等,在生物學(xué)中,要根據(jù)生物的特征進(jìn)行分類;在考古時要對古生物化石進(jìn)行科學(xué)分類;在球類比賽中經(jīng)常要對各球隊進(jìn)行分組如何確定種子隊,這些問題就是聚類分析問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,我們利用已知數(shù)據(jù)首先提取數(shù)據(jù)特征,然后借助計算機(jī)依據(jù)這些特征進(jìn)行分類,聚類的依據(jù)在于各類別之間的接近程度如何計量,通常采取距離與相似系數(shù)進(jìn)行衡量。41樣品(變量)間相近性度量10設(shè)有n個樣品的p元觀測數(shù)據(jù)組成一個數(shù)據(jù)矩陣孓孓n其中每一行表示一個樣品,每一列表示一個指標(biāo),x表示第個樣品關(guān)于第項指標(biāo)的觀測值,聚類分析的基本思想就是在樣品之間定義距離,在指標(biāo)之間定義相似系數(shù),樣品之間距離表明樣品之間的相似度,指標(biāo)之間的相似系數(shù)刻畫指標(biāo)之間的相似度。將樣品(或變量)按相似度的大小逐一歸類,關(guān)系密切的聚集到較小的一類,關(guān)系疏遠(yuǎn)的聚集到較大的一類,聚類分析通常有:譜系聚類、快速聚類,我們主要介紹譜系聚類的方法與MATLAB實現(xiàn)設(shè)有n個樣品的p元觀測數(shù)據(jù)組成一個數(shù)據(jù)矩陣11聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件12聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件13聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件14聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件15聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件16聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件17聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件18聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件19聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件20聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件21聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件22聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件23聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件24聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件25聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件26聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件27聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件28聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件29聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件30聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件31聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件32聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件33聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件34聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件35聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件36聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件37聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件38聚類分析和MATLAB實現(xiàn)課件