如何使用聚类算法进行相似检索?

简介: 利用聚类算法构建倒排索引,可高效实现相似检索。先将数据划分为若干聚类(如1024个),以聚类ID为Key建立索引。查询时,定位最近聚类,通过索引获取候选集并计算距离,返回Top K结果。针对候选过多或过少,可采用层次聚类细化划分,或扩展至次近聚类补充检索,提升效率与准确性。

首先,对于所有的数据,我们先用聚类算法将它们划分到不同的类中。在具体操作之前,我们会给聚类的个数设定一个目标。假设聚类的个数是 1024 个,那所有的点就会被分到这 1024 个类中。这样,我们就可以用每个聚类的 ID 作为 Key,来建立倒排索引了。

建立好索引之后,当要查询一个点邻近的点时,我们直接计算该点和所有聚类中心的距离,将离查询点最近的聚类作为该点所属的聚类。因此,以该聚类的 ID 为 Key 去倒排索引中查询,我们就可以取出所有该聚类中的节点列表了。然后,我们遍历整个节点列表,计算每个点和查询点的距离,取出 Top K 个结果进行返回。

这个过程中会有两种常见情况出现。第一种,最近的聚类中的节点数非常多。这个时候,我们就计算该聚类中的所有节点和查询点的距离,这个代价会很大。这该怎么优化呢?这时,我们可以参考二分查找算法不断划分子空间划分的思路,使用层次聚类将一个聚类中的节点,再次划分成多个聚类。这样,在该聚类中查找相近的点时,我们通过继续判断查询点和哪个子聚类更相近,就能快速减少检索空间,从而提升检索效率了。

第二种,该聚类中的候选集不足 Top K 个,或者我们担心聚类算法的相似判断不够精准,导致最近的聚类中的结果不够好。那我们还可以再去查询次邻近的聚类,将这些聚类中的候选集取出,计算每个点和查询点的距离,补全最近的 Top K 个点。

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