ML 101
م05 · د02
الوحدة 5

التجميع الهرمي والكثافي

K-Means يحتاج إلى K. K-Means يحتاج إلى كرات. البيانات الحقيقية لا تحتاج لا هذا ولا ذاك. تعرّف على بديلين قويين يتركان للبيانات أن تقرر شكلها وبنيتها.

01 / 13
ML 101
م05 · د02
هرمي

شجرة من التجميعات

التجميع الهرمي يبني مخططًا شجريًا (dendrogram) — شجرة كاملة من n مجموعة منفردة إلى مجموعة واحدة. اقطع عند أي ارتفاع لتحصل على أي عدد من المجموعات. لا حاجة إلى K مسبقًا.

من الأسفل
تراكمي
من الأعلى
انقسامي
02 / 13
ML 101
م05 · د02
الخوارزمية

ادمج حتى يبقى واحد

  • البداية: كل نقطة في مجموعتها الخاصة (n مجموعة)
  • ابحث عن أقرب مجموعتين بحسب مسافة الربط
  • ادمجهما في مجموعة واحدة
  • كرر حتى تبقى مجموعة واحدة
  • سجّل كل دمج — هذا هو المخطط الشجري
03 / 13
ML 101
م05 · د02
طرق الربط

أربع طرق لقياس المسافة

  • الأدنى — الحد الأدنى للمسافة بين أي نقطتين من كل مجموعة
  • الأقصى — الحد الأقصى؛ مُكثّف لكنه يُفتّت المجموعات الكبيرة
  • المتوسط — متوسط المسافات الزوجية؛ توازن جيد
  • وارد — يُقلل زيادة التباين؛ الأفضل في معظم الحالات
04 / 13
ML 101
م05 · د02
أفضل ربط

معيار وارد

وارد يضم الزوج الذي يُقلل الزيادة في إجمالي التباين داخل المجموعات. يُنتج مجموعات مُدمجة ومتوازنة. الخيار الافتراضي في معظم التحليلات.

كلفة دمج وارد
\Delta(A,B) = \dfrac{n_A n_B}{n_A+n_B}\,d(\boldsymbol{\mu}_A,\boldsymbol{\mu}_B)^2
05 / 13
ML 101
م05 · د02
قراءة الشجرة

قطع المخطط الشجري

ارتفاع الدمج = مدى الاختلاف في تلك الخطوة. قفزة كبيرة بين دمجين متتاليين تُشير إلى حد طبيعي — اقطع هناك. عدد الفروع عند القطع هو K المختار.

نقطة أساسية
شغّل مرة واحدة • استكشف جميع قيم K • اختر بعد رؤية الشجرة
06 / 13
ML 101
م05 · د02
كثافي

المجموعات مناطق كثيفة

منظر جوي ليلي لريف مظلم: أربع قرى متفرقة متوهجة، وبينها بيت واحد مضاء وحده.
كل قرية منطقة كثيفة من الأضواء، والبيت الوحيد قائم في خلفية متفرقة. يجد DBSCAN المناطق الكثيفة ويصنّف الشذوذ ضوضاء.

DBSCAN يجد المناطق التي تتكدس فيها النقاط ويفصلها عن الخلفية المتفرقة. لا K. أشكال اعتباطية. الشذوذات تُصنَّف تلقائيًا كضوضاء.

المعامل 1
نصف قطر ε
المعامل 2
MinPts
07 / 13
ML 101
م05 · د02
أنواع النقاط

جوهرية، حدودية، ضوضاء

  • جوهرية — ≥ MinPts جار داخل ε؛ داخل منطقة كثيفة
  • حدودية — داخل ε من نقطة جوهرية لكنها ليست كثيفة
  • ضوضاء — ليست جوهرية ولا قريبة من جوهرية؛ شذوذ
  • المجموعات = مكونات متصلة من النقاط الجوهرية + حدودها
08 / 13
ML 101
م05 · د02
التعريف الرياضي

تعريف حي ε

جميع النقاط التي تبعد عن p مسافة ≤ ε تشكّل حيّها. إذا احتوى الحي على ≥ MinPts نقطة، فـp نقطة جوهرية وتبدأ مجموعة.

حي DBSCAN
N_{\varepsilon}(p) = \{\,q \in X \mid d(p,q) \leq \varepsilon\,\}
09 / 13
ML 101
م05 · د02
لماذا DBSCAN

أشكال حرة وشذوذات مجانية

  • بدون K — عدد المجموعات يظهر من كثافة البيانات
  • أي شكل — هلالات، حلزونات، حلقات — لا مشكلة
  • كشف الشذوذات — نقاط الضوضاء تُصنَّف تلقائيًا
  • حتمي — نفس المدخلات تُعطي دائمًا نفس النتائج
10 / 13
ML 101
م05 · د02
متى تستخدم كلًا منها

اختيار الخوارزمية

  • K-Means — بيانات كبيرة، مجموعات كروية، K معروف
  • هرمي — شجرة قابلة للتفسير، بيانات صغيرة/متوسطة، استكشاف K
  • DBSCAN — أشكال اعتباطية، كشف الشذوذات، K غير معروف
  • عند تباين الكثافات بشكل كبير ← فكّر في HDBSCAN
11 / 13
ML 101
اختبار سريع

تحقّق ممّا ثبت

أربعة أسئلة من هذا الدرس. أجب لترى السبب — يظهر الشرح سواء أصبتَ أم أخطأت. ولا تُحفَظ نتيجتك.

السؤال 1 من 0
النتيجة 0/0

12 / 13
ML 101
ملخص
مراجعة

ما تعلمته

الهرمي يبني مخططًا شجريًا؛ معيار وارد هو الأفضل عمليًا. DBSCAN يجد مجموعات ذات أشكال اعتباطية ويُصنّف الشذوذات. التالي: تقليل الأبعاد — PCA وt-SNE وUMAP.

الدرس التالي
13 / 13