أفضل 5 خوارزميات تجميع في التعلم الآلي

لو بتتعلم Machine Learning، أكيد سمعت عن مصطلح Clustering أو “التجميع” - وهو طريقة لتقسيم البيانات إلى مجموعات بناءً على التشابه بينها.

في البوست ده هنشرح أشهر 5 خوارزميات للتجميع، وهنوضح مميزات كل واحدة وعيوبها علشان تختار الأنسب لمشروعك

K-Means Clustering​

كيف تعمل؟​

• التهيئة: اختيار مراكز عشوائية (Centroids) بعدد K.
• التوزيع: كل نقطة بيانات بتتنسب لأقرب مركز.
• التحديث: يتم حساب المتوسط لتحديد مركز جديد لكل مجموعة.
• التكرار: تستمر العملية لحد ما تستقر المراكز.

المميزات​

• بسيطة وسريعة جدًا.
• مثالية للبيانات الكبيرة والواضحة.

العيوب​

• حساسة لاختيار المراكز الأولية.
• تعمل فقط مع مجموعات كروية ومنتظمة الحجم.

---

التجميع الهرمي (Hierarchical Clustering)​

كيف يعمل؟​

• تصاعدي: كل عنصر يبدأ كمجموعة منفصلة ويتم دمج الأقرب تدريجيًا.
• تنازلي: تبدأ بجميع النقاط كمجموعة واحدة ويتم تقسيمها تدريجيًا.

المميزات​

• لا يتطلب معرفة مسبقة بعدد المجموعات.
• يتعامل مع مجموعات غير منتظمة الشكل.

العيوب​

• مكلف حسابيًا مع البيانات الكبيرة.
• حساس جدًا للضوضاء والقيم الشاذة.

---

DBSCAN (Density-Based Spatial Clustering)​

كيف تعمل؟​

• النقاط الأساسية: تحتوي على عدد كافٍ من الجيران داخل نطاق محدد.
• النقاط الحدودية: قريبة من الأساسية لكنها أقل كثافة.
• النقاط الضوضائية: لا تنتمي لأي مجموعة.

المميزات​

• يكتشف المجموعات ذات الأشكال غير المنتظمة.
• يتعامل مع الضوضاء بكفاءة.

العيوب​

• حساس لاختيار القيم (نطاق الكثافة وعدد الجيران).
• لا يعمل جيدًا مع الكثافات المختلفة داخل نفس البيانات.

---

Mean Shift Clustering​

كيف تعمل؟​

تحرك كل نقطة باتجاه أعلى منطقة كثافة بالتدريج، لحد ما تتجمع النقاط حول “القيم العظمى” في البيانات.

المميزات​

• لا يحتاج لتحديد عدد المجموعات مسبقًا.
• يتعامل مع مجموعات غير منتظمة الشكل.

العيوب​

• مكلف حسابيًا.
• حساس لاختيار نطاق البحث (Bandwidth).

---

التجميع الطيفي (Spectral Clustering)​

كيف تعمل؟​

• إنشاء رسم بياني للتشابه بين النقاط.
• تقليل الأبعاد باستخدام التحليل الطيفي.
• تطبيق K-Means على البيانات المخفضة.

المميزات​

• يكتشف المجموعات غير القابلة للفصل خطيًا.
• قوي في التعامل مع الضوضاء.

العيوب​

• مكلف حسابيًا مع البيانات الكبيرة.
• حساس لاختيار المعايير الصحيحة.

---

كيف تختار الخوارزمية المناسبة؟​

الحالة	الخوارزمية المناسبة
بيانات واضحة ومنتظمة	K-Means
عدد المجموعات غير معروف	Hierarchical
بيانات بها ضوضاء أو أشكال غير منتظمة	DBSCAN
عايز تكتشف عدد المجموعات تلقائيًا	Mean Shift
بيانات معقدة وغير خطية	Spectral Clustering

نصائح عملية​

• استخدم الرسومات البيانية لفهم طبيعة البيانات قبل البدء.
• جرب أكثر من خوارزمية وقارن النتائج باستخدام Silhouette Score.
• ابدأ بالأبسط (زي K-Means) لو لسه بتتعلم أو بتجرب لأول مرة.

الخلاصة​

مافيش خوارزمية مثالية لكل الحالات!
كل واحدة ليها مميزاتها وسيناريوهاتها الخاصة، والمفتاح هو التجربة والتحليل المستمر