- •Министерство образования и науки российской федерации
- •Теоретическая часть
- •Задача кластерного анализа
- •1.2 Методы кластерного анализа.
- •1.3 Алгоритмы кластеризации
- •1.4 Число кластеров
- •1.5 Дендограммы
- •Практическая часть
- •1 3 6 2 8 4 9 10 7 5
- •Пример решения в программе spss 11.0
- •Пример решения в программе statistica
- •Задание к лабораторной работе
- •Заключение
- •Список литературы
- •Приложение
Задание к лабораторной работе
1. Изучив теоретическое введение и пример, требуется в соответствии с номером варианта для выборочных совокупностей, представленных в таблице 1 (см. приложение) вычислить матрицу расстояний D = {di j2} или корреляционную матрицу S, произвести кластеризацию данных (таблица 2). Построить дендрограмму. Сделать вывод.
2. Выполнить кластерный анализ в программных пакетах SPSS и STATISTICA.
Заключение
Классификация объектов по осмысленным группам — кластеризация — является важной процедурой в области медицинской диагностики. Несмотря на их популярность, кластерные методы все еще понимаются хуже, чем такие многомерные статистические процедуры, как факторный анализ, дискриминантный анализ и многомерное шкалирование.
Данный метод разрабатывается и применяется археологами, психологами, специалистами по государственному праву и социологии, поэтому часто приходится пользоваться нестандартизованной, приводящей к путанице терминологией. В связи с этим новые разработки медленно распространяются на другие дисциплины.
На сегодняшний день степень проникновения математики в биологию и медицину, к сожалению, достаточно мала. Объясняется это, в первую очередь колоссальной сложностью биологических систем по сравнению с физическими объектами и техническими системами, на успешном описании которых математика заработала сегодняшнюю свою высокую репутацию. Поэтому разработка и исследование математических моделей биологических систем представляется перспективным направлением дальнейших исследований, требующих совместных усилий биологов, медиков и математиков.
Список литературы
Айвазян С. А., Бежаева 3. И., Староверов О. В. Классификация многомерных наблюдений. – М.: Статистика, 1974.
Дюран Б., Одел П. Кластерный анализ. — М.: Статистика, 1977.
Мандель И. Д. Кластерный анализ — М.: Финансы и статистика, 1988.
Медик В.А., Фишман Б.Б., Токмачев М.С. Руководство по статистике в медицине и биологии. Том 2. Прикладная статистика здоровья. – М.: Медицина, 2001.
Новиков Д.А., Новочадов В.В. Статистические методы в медико-биологическом эксперименте (типовые случаи). Волгоград: Издательство ВолГМУ, 2005.
Факторный, дискриминантами и кластерный анализ: Пер. Ф18 с англ./Дж.-О. Ким, Ч. У. Мьюллер, У. Р. Клекка и др.; Под ред. И. С. Енюкова. — М.: Финансы и статистика, 1989.
Амиянц В.Ю., Уткин В.А. O ВОЗМОЖНОСТИ ПРЕВЕНТИВНОЙ ДИАГНОСТИКИ ИШЕМИЧЕСКОЙ ДИСФУНКЦИИ ЛЕВОГО ЖЕЛУДОЧКА ПО ДАННЫМ ДИНАМИКИ ЭКГ – ж. «Российский кардиологический журнал», № 5, 2004.
Приложение
Таблица 1
1 |
P1 |
4.5 |
4.5 |
4 |
2.3 |
4.6 |
4 |
4.9 |
6 |
6.5 |
6.5 |
|
P2 |
2.4 |
3 |
2 |
1 |
1.5 |
2 |
1 |
2.5 |
3.2 |
3.2 |
|
PH |
1 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1.2 |
2 |
3 |
3 |
|
PQ |
1.3 |
1.4 |
2.5 |
1.5 |
5 |
4.3 |
1.5 |
3.5 |
1 |
1 |
|
HR |
81 |
98 |
96 |
103 |
103 |
117 |
110 |
108 |
118 |
110 |
|
∆ST |
0.5 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
3 |
1 |
1 |
2 |
1.1 |
2 |
P1 |
6.3 |
5 |
4.5 |
5.5 |
4.5 |
4.5 |
4.7 |
3 |
3 |
3 |
|
P2 |
3.2 |
3 |
2.5 |
3 |
2.3 |
2.3 |
2.3 |
1 |
1 |
1.1 |
|
PH |
3 |
2 |
2 |
1.8 |
1.8 |
1.8 |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
2 |
|
PQ |
1 |
1 |
1 |
1 |
2.5 |
2.2 |
2.3 |
1.2 |
1.2 |
1 |
|
HR |
98 |
98 |
99 |
101 |
145 |
126 |
104 |
98 |
103 |
89 |
|
∆ST |
1.2 |
2 |
2 |
1 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.3 |
1 |
3 |
P1 |
5.5 |
5.5 |
5 |
5 |
6 |
5 |
6 |
6 |
3.5 |
3 |
|
P2 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1.5 |
2.5 |
1.5 |
2 |
2 |
1.3 |
1 |
|
PH |
2 |
2 |
1.5 |
2 |
2 |
1.5 |
3 |
1.9 |
1.8 |
1.8 |
|
PQ |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
4 |
3.5 |
3.5 |
3 |
3 |
0.5 |
1 |
|
HR |
83 |
80 |
94 |
80 |
104 |
123 |
120 |
106 |
107 |
98 |
|
∆ST |
0 |
0 |
0.5 |
0.5 |
0 |
1.8 |
2 |
1.8 |
0.5 |
0 |
4 |
P1 |
3.5 |
3 |
2.9 |
6 |
5 |
5 |
6 |
5.3 |
5.3 |
6 |
|
P2 |
1.1 |
1 |
1.2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2.3 |
2.3 |
2 |
|
PH |
2 |
2 |
1.5 |
1.5 |
2 |
1.7 |
2 |
2.3 |
2 |
2 |
|
PQ |
0.9 |
0.6 |
0.5 |
3 |
4 |
3.5 |
2 |
1.9 |
1.9 |
2.3 |
|
HR |
100 |
102 |
100 |
120 |
102 |
122 |
130 |
122 |
80 |
79 |
|
∆ST |
0 |
0.5 |
0.5 |
0 |
5 |
5 |
4.5 |
4 |
5 |
5 |
5 |
P1 |
6 |
4.6 |
5 |
4.5 |
4.5 |
4.5 |
4.5 |
2.3 |
4 |
4.9 |
|
P2 |
2 |
1.1 |
1 |
1.2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2.3 |
1 |
|
PH |
1.8 |
1.5 |
1.5 |
1.3 |
1.2 |
1.5 |
2 |
2 |
1.7 |
2 |
|
PQ |
2.5 |
2 |
2 |
2 |
2.3 |
2.5 |
4.5 |
2.5 |
2.3 |
2 |
|
HR |
71 |
78 |
63 |
94 |
100 |
93 |
102 |
100 |
120 |
102 |
|
∆ST |
0.5 |
0 |
0.2 |
0 |
0 |
0 |
2 |
2 |
0.5 |
0.5 |
6 |
P1 |
4.5 |
4.5 |
4.5 |
5 |
4.6 |
6 |
6 |
5.3 |
5.3 |
6 |
|
P2 |
2.4 |
3 |
2 |
1 |
1.5 |
2 |
1 |
2.5 |
3.2 |
3.2 |
|
PH |
1 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1.2 |
2 |
3 |
3 |
|
PQ |
1 |
1 |
1 |
1 |
2.5 |
2.2 |
2.3 |
1.2 |
1.2 |
1 |
|
HR |
83 |
80 |
94 |
80 |
104 |
123 |
120 |
106 |
107 |
98 |
|
∆ST |
0 |
0.5 |
0.5 |
0 |
5 |
5 |
4.5 |
4 |
5 |
5 |
7 |
P1 |
5 |
5 |
6 |
2.9 |
3 |
3.5 |
3 |
3.5 |
6 |
6 |
|
P2 |
3.2 |
3 |
2.5 |
3 |
2.3 |
2.3 |
2.3 |
1 |
1 |
1.1 |
|
PH |
1.8 |
1.5 |
1.5 |
1.3 |
1.2 |
1.5 |
2 |
2 |
1.7 |
2 |
|
PQ |
0.9 |
0.6 |
0.5 |
3 |
4 |
3.5 |
2 |
1.9 |
1.9 |
2.3 |
|
HR |
83 |
80 |
94 |
80 |
104 |
123 |
120 |
106 |
107 |
98 |
|
∆ST |
1.2 |
2 |
2 |
1 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.3 |
1 |
8 |
P1 |
5 |
6 |
5 |
5 |
5.5 |
5.5 |
3 |
3 |
3 |
4.7 |
|
P2 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1.5 |
2.5 |
1.5 |
2 |
2 |
1.3 |
1 |
|
PH |
1 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1.2 |
2 |
3 |
3 |
|
PQ |
1.3 |
1.4 |
2.5 |
1.5 |
5 |
4.3 |
1.5 |
3.5 |
1 |
1 |
|
HR |
81 |
98 |
96 |
103 |
103 |
117 |
110 |
108 |
118 |
110 |
|
∆ST |
0.5 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
3 |
1 |
1 |
2 |
1.1 |
9 |
P1 |
4.5 |
4.5 |
5.5 |
4.5 |
5 |
6.3 |
6.5 |
6.5 |
6 |
4.9 |
|
P2 |
1.1 |
1 |
1.2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2.3 |
2.3 |
2 |
|
PH |
1.8 |
1.5 |
1.5 |
1.3 |
1.2 |
1.5 |
2 |
2 |
1.7 |
2 |
|
PQ |
2.5 |
2 |
2 |
2 |
2.3 |
2.5 |
4.5 |
2.5 |
2.3 |
2 |
|
HR |
71 |
78 |
63 |
94 |
100 |
93 |
102 |
100 |
120 |
102 |
|
∆ST |
0.5 |
0 |
0.2 |
0 |
0 |
0 |
2 |
2 |
0.5 |
0.5 |
10 |
P1 |
6 |
6 |
5.3 |
5.3 |
6 |
5 |
5 |
6 |
2.9 |
3 |
|
P2 |
2 |
1.1 |
1 |
1.2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2.3 |
1 |
|
PH |
3 |
2 |
2 |
1.8 |
1.8 |
1.8 |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
2 |
|
PQ |
1 |
1 |
1 |
1 |
2.5 |
2.2 |
2.3 |
1.2 |
1.2 |
1 |
|
HR |
98 |
98 |
99 |
101 |
145 |
126 |
104 |
98 |
103 |
89 |
|
∆ST |
1.2 |
2 |
2 |
1 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.3 |
1 |
11 |
P1 |
3.5 |
3 |
3.5 |
6.5 |
6.5 |
6.3 |
5 |
4.5 |
5.5 |
4.5 |
|
P2 |
2.4 |
3 |
2 |
1 |
1.5 |
2 |
1 |
2.5 |
3.2 |
3.2 |
|
PH |
1 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1.2 |
2 |
3 |
3 |
|
PQ |
2 |
2 |
1.5 |
1.5 |
2 |
1.7 |
2 |
2.3 |
2 |
2 |
|
HR |
0.9 |
0.6 |
0.5 |
3 |
4 |
3.5 |
2 |
1.9 |
1.9 |
2.3 |
|
∆ST |
100 |
102 |
100 |
120 |
102 |
122 |
130 |
122 |
80 |
79 |
12 |
P1 |
0 |
0.5 |
0.5 |
0 |
5 |
5 |
4.5 |
4 |
5 |
5 |
|
P2 |
2.4 |
3 |
2 |
1 |
1.5 |
2 |
1 |
2.5 |
3.2 |
3.2 |
|
PH |
2 |
2 |
1.5 |
2 |
2 |
1.5 |
3 |
1.9 |
1.8 |
1.8 |
|
PQ |
1.5 |
1.5 |
1.5 |
4 |
3.5 |
3.5 |
3 |
3 |
0.5 |
1 |
|
HR |
83 |
80 |
94 |
80 |
104 |
123 |
120 |
106 |
107 |
98 |
|
∆ST |
0 |
0 |
0.5 |
0.5 |
0 |
1.8 |
2 |
1.8 |
0.5 |
0 |
13 |
P1 |
4.9 |
6 |
4 |
4.6 |
2.3 |
4 |
4.5 |
4.5 |
4.6 |
5 |
|
P2 |
3.2 |
3 |
2.5 |
3 |
2.3 |
2.3 |
2.3 |
1 |
1 |
1.1 |
|
PH |
1 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1.2 |
2 |
3 |
3 |
|
PQ |
1.3 |
1.4 |
2.5 |
1.5 |
5 |
4.3 |
1.5 |
3.5 |
1 |
1 |
|
HR |
81 |
98 |
96 |
103 |
103 |
117 |
110 |
108 |
118 |
110 |
|
∆ST |
0.5 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
3 |
1 |
1 |
2 |
1.1 |
14 |
P1 |
6 |
6 |
5.3 |
5.3 |
6 |
5 |
5 |
6 |
2.9 |
3 |
|
P2 |
2 |
1.1 |
1 |
1.2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2.3 |
1 |
|
PH |
3 |
2 |
2 |
1.8 |
1.8 |
1.8 |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
2 |
|
PQ |
1 |
1 |
1 |
1 |
2.5 |
2.2 |
2.3 |
1.2 |
1.2 |
1 |
|
HR |
98 |
98 |
99 |
101 |
145 |
126 |
104 |
98 |
103 |
89 |
|
∆ST |
1.2 |
2 |
2 |
1 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.3 |
1 |
15 |
P1 |
4.5 |
4.5 |
5.5 |
4.5 |
5 |
6.3 |
6.5 |
6.5 |
6 |
4.9 |
|
P2 |
1.1 |
1 |
1.2 |
2 |
2 |
2 |
2 |
2.3 |
2.3 |
2 |
|
PH |
2 |
2 |
1.5 |
1.5 |
2 |
1.7 |
2 |
2.3 |
2 |
2 |
|
PQ |
0.9 |
0.6 |
0.5 |
3 |
4 |
3.5 |
2 |
1.9 |
1.9 |
2.3 |
|
HR |
100 |
102 |
100 |
120 |
102 |
122 |
130 |
122 |
80 |
79 |
|
∆ST |
0 |
0.5 |
0.5 |
0 |
5 |
5 |
4.5 |
4 |
5 |
5 |
16 |
P1 |
4.9 |
6 |
4 |
4.6 |
2.3 |
4 |
4.5 |
4.5 |
4.6 |
5 |
|
P2 |
2.4 |
3 |
2 |
1 |
1.5 |
2 |
1 |
2.5 |
3.2 |
3.2 |
|
PH |
1 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1.2 |
2 |
3 |
3 |
|
PQ |
1 |
1 |
1 |
1 |
2.5 |
2.2 |
2.3 |
1.2 |
1.2 |
1 |
|
HR |
71 |
78 |
63 |
94 |
100 |
93 |
102 |
100 |
120 |
102 |
|
∆ST |
0.5 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
3 |
1 |
1 |
2 |
1.1 |
17 |
P1 |
5 |
5 |
6 |
2.9 |
3 |
3.5 |
3 |
3.5 |
6 |
6 |
|
P2 |
2.4 |
3 |
2 |
1 |
1.5 |
2 |
1 |
2.5 |
3.2 |
3.2 |
|
PH |
1.8 |
1.5 |
1.5 |
1.3 |
1.2 |
1.5 |
2 |
2 |
1.7 |
2 |
|
PQ |
0.9 |
0.6 |
0.5 |
3 |
4 |
3.5 |
2 |
1.9 |
1.9 |
2.3 |
|
HR |
83 |
80 |
94 |
80 |
104 |
123 |
120 |
106 |
107 |
98 |
|
∆ST |
1.2 |
2 |
2 |
1 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.3 |
1 |
18 |
P1 |
4.5 |
4.5 |
4 |
2.3 |
4.6 |
4 |
4.9 |
6 |
6.5 |
6.5 |
|
P2 |
2.4 |
3 |
2 |
1 |
1.5 |
2 |
1 |
2.5 |
3.2 |
3.2 |
|
PH |
1 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1.2 |
2 |
3 |
3 |
|
PQ |
0.9 |
0.6 |
0.5 |
3 |
4 |
3.5 |
2 |
1.9 |
1.9 |
2.3 |
|
HR |
100 |
102 |
100 |
120 |
102 |
122 |
130 |
122 |
80 |
79 |
|
∆ST |
0 |
0.5 |
0.5 |
0 |
5 |
5 |
4.5 |
4 |
5 |
5 |
19 |
P1 |
6.3 |
5 |
4.5 |
5.5 |
4.5 |
4.5 |
4.7 |
3 |
3 |
3 |
|
P2 |
3.2 |
3 |
2.5 |
3 |
2.3 |
2.3 |
2.3 |
1 |
1 |
1.1 |
|
PH |
3 |
2 |
2 |
1.8 |
1.8 |
1.8 |
1.6 |
1.6 |
1.6 |
2 |
|
PQ |
1 |
1 |
1 |
1 |
2.5 |
2.2 |
2.3 |
1.2 |
1.2 |
1 |
|
HR |
98 |
98 |
99 |
101 |
145 |
126 |
104 |
98 |
103 |
89 |
|
∆ST |
1.2 |
2 |
2 |
1 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.5 |
0.3 |
1 |
20 |
P1 |
5.5 |
5.5 |
5 |
5 |
6 |
5 |
6 |
6 |
3.5 |
3 |
|
P2 |
1.5 |
1.5 |
1 |
1.5 |
2.5 |
1.5 |
2 |
2 |
1.3 |
1 |
|
PH |
2 |
2 |
1.5 |
2 |
2 |
1.5 |
3 |
1.9 |
1.8 |
1.8 |
|
PQ |
1.3 |
1.4 |
2.5 |
1.5 |
5 |
4.3 |
1.5 |
3.5 |
1 |
1 |
|
HR |
81 |
98 |
96 |
103 |
103 |
117 |
110 |
108 |
118 |
110 |
|
∆ST |
0.5 |
1 |
1 |
1.5 |
1.5 |
3 |
1 |
1 |
2 |
1.1 |
Таблица 2
№ варианта |
Мера расстояния |
Мера сходства |
Метод КА |
1 |
Евклидово расстояние |
|
Метод полных связей |
2 |
l1 - норма |
|
Метод максимального локального расстояния |
3 |
Сюпремум-норма |
|
Центроидный метод |
4 |
lp - норма |
|
Метод полных связей |
5 |
|
Коэффициент корреляции |
Метод максимального локального расстояния |
6 |
Евклидово расстояние |
|
Центроидный метод |
7 |
l1 - норма |
|
Метод полных связей |
8 |
Сюпремум-норма |
|
Метод максимального локального расстояния |
9 |
lp - норма |
|
Метод полных связей |
10 |
|
Коэффициент корреляции |
Центроидный метод |
11 |
|
|
Метод Ворда |