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ウォード法とは

うぉーどほうWard's method

別名:Ward法

  • シラバス 技術8
  • ◯×チェック3問
  • 練習問題2問

最終更新日:作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合)人による確認:未出典

1行定義

ウォード法とは、階層的クラスタリングの方法の1つで、まとめたときのクラスタ内の平方和(ばらつき)の増え方が最小になる組から順にまとめていく方法のことです。

くわしく

ウォード法は、階層的クラスタリングでよく使われる方法の1つです。1963年にジョー・ウォードが発表しました。

手順

  1. はじめは、データ1件ずつを1つのクラスタとみなします。
  2. すべてのクラスタの組について、併合したと仮定したときの、クラスタ内の平方和の増加量を計算します。クラスタ内の平方和とは、各データとクラスタの重心との距離を二乗して合計したもので、まとまりの悪さを表します。
  3. 増加量が最も小さい組を、1つのクラスタに併合します。
  4. 全体が1つのクラスタになるまで、2と3を繰り返します。

併合の順番と、併合したときの基準の値を高さにとると、デンドログラム(樹形図)が描けます。似たものどうしは低い位置で、似ていないものどうしは高い位置で結ばれます。

特徴

ばらつきが小さく保たれるように併合するため、まとまりがよく、大きさのそろったクラスタができやすい傾向があります。距離には、ユークリッド距離を前提とします。一方、すべての組を調べながら1つずつ併合するため、データの件数が多いと計算量が大きくなります。

ほかの方法との違い

階層的クラスタリングには、クラスタ間の距離の測り方によっていくつかの方法があります。最も近いデータどうしの距離を使う最短距離法、最も遠いデータどうしの距離を使う最長距離法、2つのクラスタから1件ずつ選んだすべての組の距離の平均を使う群平均法などです。ウォード法はこれらと違い、「併合によるばらつきの増え方」を基準にします。

k-means法も、クラスタ内のばらつきを小さくしようとする手法です。ただし、クラスタ数kを先に決めて、割り当てと重心の更新を繰り返す非階層的な手法です。ウォード法はkを先に決める必要がなく、デンドログラムを見てから、どの高さで切るかでクラスタ数を選べます。

G検定での出題

出題のされ方

階層的クラスタリングの代表的な手法であること、併合の基準がクラスタ内のばらつきの増加の最小化であること、結果をデンドログラムで表すこと、k-means法との違いが問われます。

混同しやすい用語

用語意味
ウォード法このページの用語階層的クラスタリングの方法の1つで、まとめたときのクラスタ内の平方和(ばらつき)の増え方が最小になる組から順にまとめていく方法
k-means法データをあらかじめ決めたk個のクラスタに分けるため、重心への割り当てと重心の再計算を繰り返すクラスタリング手法

◯×チェック

3問

次の文が正しいか、誤りかを選んでください。

  1. ウォード法では、2つのクラスタの間で最も近いデータどうしの距離が小さい組から、順に併合していく。

    答えを見る

    答え × 誤り

    それは最短距離法(単連結法)の基準です。ウォード法は、併合したときにクラスタ内の平方和がどれだけ増えるかで、併合する組を選びます。

  2. ウォード法は、大きさのそろった、まとまりのよいクラスタができやすい傾向がある。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    ばらつきの増え方が小さい組から併合するため、1つのクラスタだけが極端に大きくなりにくいとされます。最短距離法とは対照的です。

  3. ウォード法は、クラスタ内のばらつきを小さくするという点でk-means法と似た目的をもつが、データ1件ずつのクラスタから順に併合していく点が異なる。

    答えを見る

    答え ◯ 正しい

    k-means法はkを決めて割り当てと重心の更新を繰り返す非階層的な手法です。ウォード法は階層的に併合し、1回の実行ですべての段階の結果が得られます。

この用語の練習問題

2問
  1. #0023k-means法と階層的クラスタリング難易度 標準・単一選択未回答
  2. #0333デンドログラムの切断位置難易度 標準・単一選択未回答

出典

作成:ウカトレ編集部(AIで作成し、別のAIが一次資料と照合)人による確認:未 最終確認日: 対応シラバス:シラバス第1.4版 技術8

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