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기술

K 평균 군집화

K 평균 군집화기술
영문명
K-means clustering
주요 설정
군집 수 K
대표 중심
집단의 산술평균
기본 목적
군집 내 제곱거리 합 최소화
K 평균 군집화는 자료를 K개 집단으로 나누고 각 집단의 중심까지의 제곱거리 합을 줄이려는 방법이다. 대표적인 반복 방식은 가까운 중심에 표본을 배정하고 그 집단의 평균으로 중심을 갱신한다. 군집 번호 자체에는 크기나 순서 의미가 없다.

배정과 평균 갱신

초기 중심을 정한 뒤 각 표본을 가장 가까운 중심에 배정한다. 각 집단의 표본 평균을 새 중심으로 삼아 다시 배정하는 과정을 반복할 수 있다. 기본 유클리드 제곱거리 목적에서 평균이 중심 역할을 한다. 빈 집단이나 동점의 처리는 구현 규약을 확인해야 한다.

네 점의 예

일차원 점이 (0,2,8,10), K=2이고 초기 중심이 0과 10이면 배정은 (0,2)와 (8,10)이다. 새 중심은 1과 9이고 배정도 유지된다. 중심까지 제곱거리 합은 1+1+1+1=4다. 모든 점의 평균 5를 중심으로 하는 한 군집의 값 68과 다르다.

초기값과 군집 수

서로 다른 초기값에서 다른 해에 멈출 수 있어 반복 실행 결과를 비교할 수 있다. 한 번 멈췄다고 전역 최솟값을 찾았다는 보장은 없다. 또한 K를 늘리면 목적값을 더 작게 만들 수 있으므로 제곱거리 합 감소만으로 최선의 군집 수를 고를 수는 없다.

거리의 의미

특징 단위가 다르면 거리와 배정에 영향을 준다. 표준화 여부도 분석 목적에 따라 정해야 한다. 비슷한 거리에 따른 묶음이 실제 의미 있는 범주와 같다는 보장은 없으며, 길게 휘어진 집단이나 밀도가 다른 자료에서는 중심 기반 표현의 한계를 고려해야 한다.

관련 문서

유클리드 거리 / 특징 표준화 / 최소 최대 스케일링 / 벡터 / 분산 / 기계 학습