Кластеризируйте людей на основе пространственных координат с ограничениями. ⇐ Python

[Anonymous]

У меня есть кадр данных pandas df. Столбцы широта и долгота представляют пространственные координаты людей.

импортировать панд как pd данные = { "широта": [49.5619579, 49.5619579, 49.56643220000001, 49.5719721, 49.5748542, 49.5757358, 49.5757358, 49.5757358, 49.5758638999 9999, 49.57182530000001, 49.5719721, 49.572026, 49.5727859, 49.5740071, 49.57500899999999, 49.5751017, 49.5751468, 49.57573 58, 49.5659508, 49.56611359999999, 49.5680586, 49.568089, 49.5687609 , 49.5699217, 49.572154, 49.5724688, 49.5733994, 49.5678048, 49.5702381, 49.5707702, 49.5710414, 49.5711228, 49.5713705, 49.5723685, 49.5725714, 49.5746149, 49.5631496, 49.5677449, 49.572268, 49.5724273, 49.5726773, 49.5739391, 49.5748542, 49.5 758151, 49.57586389999999, 49.5729483, 49.57321150000001, 49.5733375 , 49.5745175, 49.574758, 49.5748055, 49.5748103, 49.5751023, 49.57586389999999, 49.56643220000001, 49.5678048, 49.5679685 , 49.568089, 49.57182530000001, 49.5719721, 49.5724688, 49.5740071, 49.5757358, 49.5748542, 49.5758151, 49.5758151, 49.5758 151, 49.5758151, 49.5758151, 49.5758151, 49.5758151, 49.5758151, 49.5619579 , 49.5628938, 49.5630028, 49.5633175, 49.56397639999999, 49.5642962, 49.56643220000001, 49.5679685, 49.570056, 49.5619579 , 49.5724688, 49.5745175, 49.5748055, 49.5748055, 49.5748542, 49.5748542, 49.5751023, 49.5751023], "долгота": [10.9995758, 10.9995758, 10.9999593, 10.9910787, 11.0172739, 10.9920322, 10.9920322, 10.9920322, 11.0244747, 10.99103 98, 10.9910787, 10.9907713, 10.9885155, 10.9873742, 10.9861229, 10.9879312, 10.9872357, 10.9920322, 10.9873409, 10.9894231, 10.9882496, 10.9894035, 10.9887881 , 10.984756, 10.9911384, 10.9850981, 10.9852771, 10.9954673, 10.9993329, 10.9965937, 10.9949475, 10.9912959, 10.9939141, 10.9916605, 10.9983124, 10.992722, 11.0056254, 10.9954016, 11.017472, 11.0180908, 11.0181911, 11.0175466, 11.0172739, 11.02 49866, 11.0244747, 11.0200454, 11.019251, 11.0203055 , 11.0183162, 11.0252416, 11.0260046, 11.0228523, 11.0243391, 11.0244747, 10.9999593, 10.9954673, 10.9982288, 10.9894035, 10.9910398, 10.9910787, 10.9850981, 10.9873742, 10.9920322, 11.0172739, 11.0249866, 11.0249866, 11.0249866, 11.0249866, 11 .0249866, 11.0249866, 11.0249866, 11.0249866, 10.9995758 , 11.000319, 10.9990996, 10.9993819, 11.004145, 11.0039476, 10.9999593, 10.9982288, 10.9993409, 10.9995758, 10.9850981, 1 1.0183162, 11.0260046, 11.0260046, 11.0172739, 11.0172739, 11.0243391, 11.0243391] } df = pd.DataFrame(данные) Я хочу группировать людей по их пространственным координатам. В каждом кластере должно быть ровно 9 человек. Однако я хочу избежать того, чтобы люди с одинаковыми пространственными координатами попадали в один кластер. Это может произойти, поскольку набор данных содержит некоторые абсолютно одинаковые координаты местоположения и, следовательно, автоматически присваиваемые одному и тому же кластеру. Таким образом, цель состоит в том, чтобы предотвратить именно это при кластеризации. В последующем процессе может потребоваться автоматическое перемещение людей в соседний кластер.

Чтобы сгруппировать людей, я использовал k-means-constrained с !pip install k-means-constrained.

из k_means_constrained import KMeansConstrained координаты = np.column_stack((df["широта"], df["долгота"])) # Определить количество кластеров и количество точек на кластер n_clusters = len(df) // 9 n_points_per_cluster = 9 # Выполняем кластеризацию с ограничением k-средних kmc = KMeansConstrained(n_clusters=n_clusters, size_min=n_points_per_cluster, size_max=n_points_per_cluster, random_state=42) kmc.fit(координаты) # Получить назначения кластера df["кластер"] = kmc.labels_ Чтобы проверить результат, я проверяю, сколько людей попало в один кластер, хотя у них одинаковые пространственные координаты:

duulate_rows = df[df.duulated(subset=["cluster", "latitude", "longitude"], Keep=False)] дубликаты_индексов = дубликаты_строк.индекс.толист() # Группировка по указанным столбцам и подсчет вхождений count_occurrences = df.iloc[dudicate_indices].groupby(['latitude', 'longitude', 'cluster']).size().reset_index(name='count') print("Количество строк с одинаковыми значениями в указанных столбцах:") печать (count_occurrences) Например, оператор печати выглядит так:

Количество строк с одинаковыми значениями в указанных столбцах: количество кластеров широты и долготы 0 49.5619579000000030 10.9995758000000006 0 2 1 49.5748054999999965 11.0260046000000003 9 2 2 49.5748541999999972 11.0172738999999993 9 2 3 49.5751022999999975 11.0243391000000006 9 2 4 49.5757357999999968 10.9920322000000006 0 3 5 49.5758150999999998 11.0249866000000001 7 8 Всего у нас есть (8+3+2+2+2+2) человек, которые находятся в кластерах с соседом из одного здания. Я хочу минимизировать это число. count = 2 или меньше меня устраивает. Это не идеально, но я с этим справлюсь. Но count > 2 (например, индекс 5) не подходит. Слишком много людей с одинаковыми пространственными координатами в одном кластере.