← 所有文章2025.07.18 · MSBD 5002 · 資料探勘與知識發現

Clustering 與 Classification:看似相近,其實在回答不同問題

用 objective、assumption、decision boundary 與 evaluation 串起 k-means、decision tree、SVM。

Clustering 在沒有 label 時找 structure;classification 從 labelled examples 學 decision rule。把問題混在一起就會用錯 evaluation:視覺上整齊的 cluster 不一定是有用的客群;classifier 即使 accuracy 很高,也可能完全漏掉真正重要的 minority class。

K-means 只最佳化一個幾何 objective

K-means 反覆把 point 分給最近 centroid,再重算 centroid;它最小化 within-cluster squared distance。因此 feature scaling、distance、initialization 與 k 都是 model 的一部分,不只是 preprocessing 細節。

它最適合近似 spherical、大小相近的 cluster。Outlier 會拉動 centroid;categorical feature 與不規則形狀需要別的 representation 或 algorithm。Multiple random starts 能降低、但不能消除 local optimum。

Decision tree 用 partition 解釋規則

Decision tree 選擇能降低 impurity 的 split,常見指標是 entropy 或 Gini。Tree 能表達 nonlinear interaction,也容易閱讀,但太深會記住 noise。Maximum depth、minimum leaf size、pruning 與 validation 都是在控制這份自由度。

SVM 最大化 margin

Linear SVM 尋找 margin 夠寬的 separating hyperplane,boundary 只由 support vectors 決定。Penalty C 在寬 margin 與 training error 間交換;kernel 能表示 nonlinear boundary,但也更依賴 scaling 與 parameter。

情境 可先嘗試
未知群組、numeric geometry K-means baseline
需要可解釋規則與 feature interaction Decision tree
High-dimensional sparse feature Linear SVM
Nonlinear boundary、中型 dataset Scaling 後的 kernel SVM

白話來說: 選對 metric 才能談 model 好不好。Imbalanced data 要看 precision、recall、PR curve 與各 class error,不能只看 accuracy。

複習卡

  • Clustering 沒有 target label;classification 有。
  • K-means 假設 distance 有意義。
  • Tree partition feature space,需要限制 complexity。
  • SVM 是由 support vectors 塑造的 margin model。
  • Evaluation 必須反映不同錯誤的實際代價。