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基于K近邻改进的密度峰值聚类方法研究

基于K近邻改进的密度峰值聚类方法研究

作者：秦小营河南师范大学

学位级别：硕士

基于快速搜索密度峰值的聚类算法是一种基于密度的聚类算法,被广泛应用于数据挖掘、模式识别和生物信息学等领域。该算法能够自动发现异常点,且不用考虑簇的形状和它们嵌入空间的维度就可以去识别簇。近年来,已经吸引了无数学者追逐研... 详细信息

基于快速搜索密度峰值的聚类算法是一种基于密度的聚类算法,被广泛应用于数据挖掘、模式识别和生物信息学等领域。该算法能够自动发现异常点,且不用考虑簇的形状和它们嵌入空间的维度就可以去识别簇。近年来,已经吸引了无数学者追逐研究。但是,当前的密度峰值聚类算法仍有很多问题需要进一步研究和改进。由此,本文从密度计算方法、簇中心识别方法和点分配方法等方面研究,改进并提升密度峰值聚类算法的聚类性能。通过理论分析与对比实验,测试并验证了所提算法的有效性。本文的主要研究工作如下:（1）为解决经典密度峰值聚类算法很难选择截断距离,容易忽略密度可变数据集中密度相对较低的簇中心,且对于形状复杂的簇,其为一个簇只选择一个簇中心,以致无法充分反映整个簇的结构等问题,提出了一种基于K近邻和自荐的密度峰值聚类方法。首先,基于K近邻提出了点的邻域概念,并基于邻域定义了点的互邻度;在互邻度的基础上构造了一种新的局部密度,分析说明这种局部密度不需要手动设置截断距离。然后,为解决手动选择簇中心的问题,设计了自荐局部中心的策略。最后,在选择多个局部中心后,提出了微簇结合度去量化一个微簇和其邻簇的结合度,根据微簇结合度在层层删除边界点的过程中查找同源簇;将微簇和其同源簇合并以生成簇,并重新分配异常簇中的点。选择9个合成数据集和26个真实世界的数据集来验证和测试所提聚类算法的有效性。实验结果表明,所提出的算法在纯度、F度量、FM指数、准确度、兰德系数、调整互信息、标准互信息、调整兰德系数等聚类评价指标上的聚类性能优于其他对比算法。（2）针对簇间密度差别大或者簇中存在多密度峰的数据集,经典密度峰值聚类算法很难选择正确的簇中心,以及点分配方法不准确等问题,提出了一种基于K近邻和优化分配策略的密度峰值聚类方法。首先,基于K近邻、点的密度和边界点确定候选簇中心,提出了γ距离判断候选簇中心之间是否存在稀疏区域,由此构造了密度因子以解决多密度峰问题,设计了距离因子以反映候选簇中心之间联系的紧密程度;依据密度因子和距离因子来确定候选簇中心是簇中心的可能性,进而确定簇中心。然后,为了提升经典密度峰值聚类算法的鲁棒性,依据共享近邻、高密度最近邻、密度差值和K近邻之间距离,分别构建了对应的相似度;基于上述四种相似度给出了邻域、相似集、相似域和近似域等概念,有效协助点的分配;根据相似域和边界点确定了初始聚类结果,由此基于簇中心获得中间聚类结果。最后,根据中间聚类结果和相似集,从簇中心到簇边界将簇划分为多层,针对不同的层次设计不同的点的分配策略;对于具体层次中的点,基于相似域设计了分配比确定点的分配顺序;将点分配给其相似域中占主导地位的簇,以获得最终的聚类结果。在11个合成数据集、27个真实数据集上进行仿真实验,与最近相关的密度峰值聚类算法作比较。实验结果表明,所提出的聚类算法在纯度、F度量、准确度、兰德系数、调整兰德系数、标准互信息等方面均表现良好的聚类效果。（3）为了进一步验证上述提出的两种基于K近邻改进的密度峰值聚类方法的聚类性能,将这两种算法应用于图像数据的聚类分析。首先,将这两种改进的密度峰值聚类算法应用于人脸图像、实物图像和手写数字等图像数据集上,进行仿真实验和测试。然后,在不同的评价指标上对上述图像数据进行聚类分析,并将它们的实验结果与最近提出的聚类算法作实验对比。最后,对所有图像数据上的聚类分析结果进行讨论,结果表明提出的两种改进算法能够有效地提高聚类算法在图像数据集上的聚类效果,即它们的聚类性能优于其它对比的聚类算法,也说明了它们能够有效聚类多种类型的图像数据集,可以与人脸识别、图像检索等实际应用进行有效结合。

关键词：密度峰值聚类 K近邻相似性度量簇中心分配策略

城市主干路交通隔离栏设置对驾驶人规避效应的影响

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东南大学学报(自然科学版) 2024年第5期54卷 1251-1259页

作者：陈莹杜志刚秦小琳武汉理工大学交通与物流工程学院

为探究城市主干路交通隔离栏的设置对驾驶人规避效应的影响，利用无人机采集了3处设置了交通隔离栏与2处未设置交通隔离栏的主干路的车辆行驶数据、行车环境与交通量，根据车道与交通隔离栏横向距离对车道进行了分类，明确了交通隔离栏... 详细信息

为探究城市主干路交通隔离栏的设置对驾驶人规避效应的影响，利用无人机采集了3处设置了交通隔离栏与2处未设置交通隔离栏的主干路的车辆行驶数据、行车环境与交通量，根据车道与交通隔离栏横向距离对车道进行了分类，明确了交通隔离栏影响下的驾驶行为特性与规避效应形成机制.研究结果表明，不同车道内的轨迹偏移量存在着显著差异性，目标车道偏移中心相对频率峰值大于零，其他车道则在-0.1～0.1 m范围内波动.车道区域对轨迹偏移的影响最大，其次为相邻车道交通量、速度、标线与交通隔离栏的组合类型.交通隔离栏的设置会造成驾驶人的规避效应，减少了左偏与对向来车的冲突，从而规范了行车轨迹，控制了行车速度，在出口和入口分别减速约5.1%和19.3%.但不良的设施与标线的组合形式易引起规避效应过量而致使轨迹向右偏移过大(大于0.85 m)而侵占其他车道，增加行车风险.当交通隔离栏底座与车道边线间距大于15 cm(单边)时，规避效应所带来的影响处于最佳水平.

关键词：交通安全城市主干路交通隔离栏轨迹偏移规避效应驾驶特性

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区传递Steiner t-设计与散在单群

浙江大学学报（理学版） 2024年第3期51卷 265-272页

作者：庞璇詹小秦华东交通大学理学院江西南昌330013

研究具有某种高度对称性的t-设计及其自同构群的分类问题是代数组合学的重要课题之一。目前关于旗传递Steiner t-设计的分类问题已被Huber解决。然而当设计的自同构群的旗传递性减弱为区传递时,研究结果更加丰富,工作也更加困难。利用... 详细信息

研究具有某种高度对称性的t-设计及其自同构群的分类问题是代数组合学的重要课题之一。目前关于旗传递Steiner t-设计的分类问题已被Huber解决。然而当设计的自同构群的旗传递性减弱为区传递时,研究结果更加丰富,工作也更加困难。利用有限单群分类定理及2-传递置换群的分类结果,解决了自同构群为散在单群的区传递Steiner t-设计的分类问题,并证明了:设D=(P,E)为非平凡Steiner t-设计且G≤Aut(D)为点本原群,若G的基柱Soc(G)为散在单群,则G区传递作用在D上当且仅当G旗传递作用在D上,且D为已知的5种旗传递Steiner t-设计之一。

关键词： Steiner t-设计区传递点本原散在单群

脉动顶张力作用下输流立管涡激振动主共振研究

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中国海洋大学学报（自然科学版） 2024年第7期54卷 72-78页

作者：秦营李世博常学平成都大学计算机学院四川成都610106 成都大学模式识别与智能信息处理四川省高校重点实验室四川成都610106 西南石油大学机电学院四川成都610500

为定量描述海洋工程中输流立管受脉动顶张力作用时的涡激振动响应,本文研究了海洋输流立管受到内部流体、脉动顶张力和涡流激励作用时的参数主共振问题。首先建立了该问题的数学模型,运用Galerkin法和多重尺度法对其进行求解,引入调谐... 详细信息

为定量描述海洋工程中输流立管受脉动顶张力作用时的涡激振动响应,本文研究了海洋输流立管受到内部流体、脉动顶张力和涡流激励作用时的参数主共振问题。首先建立了该问题的数学模型,运用Galerkin法和多重尺度法对其进行求解,引入调谐参数描述输流立管第一阶固有频率同顶张力脉动频率和涡流频率的接近程度,通过改变调谐参数,研究输流立管的动力学响应。结果表明:定常顶张力作用下,立管的振幅为单值,随着调谐参数增大,立管振幅先增大后减小,且出现明显的跳跃现象,内部流体速度和张力幅值的竞争机制也会影响立管振幅;脉动顶张力作用时,在一阶锁频的条件下,随着调谐参数变化,立管的振幅呈现“多值—单值—多值”的变化规律,顶张力均值或脉动幅值越大,立管振幅的变化范围越宽。

关键词：海洋输流立管脉动顶张力涡激振动主参数共振调谐参数振动响应

肉桂提取物与抗阻运动对肥胖大鼠心肌线粒体功能的保护作用

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分子植物育种 2024年第21期 7206-7214页

作者：朱凯秦小鹏桂林电子科技大学体育部

本研究探讨了肉桂提取物联合抗阻运动对肥胖大鼠心肌线粒体功能和炎症反应的影响。通过对大鼠进行高脂饮食诱导肥胖模型，并结合抗阻运动和肉桂提取物干预，检测其心肌损伤、抗氧化和抗炎反应。结果显示，与对照组相比，肥胖大鼠的血清... 详细信息

本研究探讨了肉桂提取物联合抗阻运动对肥胖大鼠心肌线粒体功能和炎症反应的影响。通过对大鼠进行高脂饮食诱导肥胖模型，并结合抗阻运动和肉桂提取物干预，检测其心肌损伤、抗氧化和抗炎反应。结果显示，与对照组相比，肥胖大鼠的血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL-c)水平显著升高，高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)水平显著降低。肉桂提取物联合抗阻运动显著改善了这些血脂指标，减轻了肝脏脂质积累，纠正了肥胖大鼠的血脂代谢异常。此外，肉桂提取物联合抗阻运动显著提高了肥胖大鼠的心脏功能，减少了心肌细胞凋亡，降低了心肌中的氧化应激水平，增强了抗氧化酶活性。该联合干预还显著降低了心肌中的炎症因子(TNF-α, IL-1β, IL-6和CRP)水平，抑制了p38 MAPK的磷酸化，促进了心肌线粒体功能相关基因NRF1和TFAM的表达。综上所述，肉桂提取物联合抗阻运动通过改善血脂代谢，减轻氧化应激和炎症反应，显著保护了肥胖大鼠的心肌线粒体功能，具有潜在的应用价值。

关键词：肉桂提取物抗阻运动肥胖心肌线粒体功能炎症反应氧化应激心脏保护

莱州湾种质资源保护区浮游植物和细菌群落时空变化及影响因素

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莱州湾种质资源保护区浮游植物和细菌群落时空变化及影响因素

作者：秦小涵烟台大学

学位级别：硕士

为了探究莱州湾种质资源保护区(简称种质保护区)浮游植物和细菌群落时空变化及其影响因素,本研究于2021年7月至2022年6月对研究海域开展了12航次的调查研究。本研究使用高通量测序(18S rDNA、16S rDNA),对目标海域的浮游植物和细菌种群... 详细信息

为了探究莱州湾种质资源保护区(简称种质保护区)浮游植物和细菌群落时空变化及其影响因素,本研究于2021年7月至2022年6月对研究海域开展了12航次的调查研究。本研究使用高通量测序(18S rDNA、16S rDNA),对目标海域的浮游植物和细菌种群结构从分子角度进行剖析;比较了传统手段(显微镜镜检、光合色素化学分类)和高通量测序(18S rDNA)在浮游植物群落结构解析方面的差异;构建了藻菌共现网络研究二者的相关关系。此外,本文分析了目标海域环境因子的时空变化,并通过冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)探究环境因子对浮游植物和细菌群落结构组成和分布的影响。18S rDNA基因测序结果显示,夏季浮游植物的多样性和均匀度等均低于其余三个季节。在门的分类水平上,夏季以绿藻门为主;秋季以绿藻、硅藻和甲藻门为主;冬季以硅藻门为主;春末夏初以甲藻门为主。在属的水平上,夏季以绿藻门的小球藻属为主;秋季则因赤潮暴发出现了明显的种群演替,即赤潮暴发前以绿藻门的微绿藻属(Picochlorum)和八株海洋微藻属(Nannochloris)为主,赤潮暴发后以硅藻门的大洋角管藻(Cerataulina pelagica)为主;冬季以大洋角管藻和绿藻门的Droopiella为主;春末夏初以甲藻门的Symbiodinium为主。显微镜镜检结果显示,全年共鉴定出5门68属153种,硅藻门丰富度最高有45属79种,从2021年11月至2022年1月出现大量大洋角管藻并占据绝对的优势,2022年2月骨条藻(Skeletonema spp.)替代了大洋角管藻的绝对优势地位。受黄河秋汛的影响,自2021年10月开始该海域盐度下降,营养盐浓度上升,从而引起了大洋角管藻赤潮暴发。光合色素化学分类(即HPLC-CHEMTAX)结果显示,全年硅藻和蓝藻的占比最大,蓝藻高值主要集中在夏季和秋季赤潮暴发前,硅藻高值集中在2021年11月大洋角管藻赤潮暴发后。通过比较三种检测方法的结果可知,显微镜镜检能对粒径大的藻类进行定性和定量分析,能够鉴定到种或属;HPLC-CHEMTAX方法能实现了全部门类的浮游植物群落结构解析,但相关分析仅局限于门或纲的水平上;18S rDNA方法能实现高分辨率的鉴定,可以精确到种,但对硅藻的解析能力弱会低估其贡献值。16S rDNA基因测序结果显示,夏季浮游细菌的多样性和均匀度等均高于其余三个季节。在门的分类水平上,夏季以β-变形菌和绿弯菌门为主,秋季以α-变形菌和γ-变形菌为主,冬季以α-变形菌和放线菌门为主,春末夏初以α-变形菌、放线菌门和拟杆菌门为主。在属的水平上,夏季以绿弯菌门的OLB13、SBR1031和β-变形菌的反硝化菌属(Denitratisoma)为主,秋季以γ‐变形菌的嗜冷杆菌属(Psychrobacter)为主,冬季以α-变形菌的Marivita为主,春末夏初以放线菌门的Candidatus＿Actinomarina为主。浮游植物-细菌共现网络结果显示,四个季节的中心节点几乎都是细菌,这表明在藻菌网络中细菌更加重要,对整个网络的影响更大;边关系中只有秋季以负相关为主,在受到环境扰动的情况下比其余三个季节以正相关为主的网络更加稳定。冗余分析结果显示,莱州湾种质保护区浮游植物和细菌受到温度、盐度、DIN、DIP和DSi多方面的影响,如大洋角管藻与DIN、DIP呈正相关关系,与DSi呈负相关关系,γ‐变形菌与DIN呈正相关关系,与DSi呈负相关关系。

关键词：莱州湾浮游植物浮游细菌赤潮高通量测序

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沉樱小说的精神困境书写

沉樱小说的精神困境书写

作者：秦小雯吉林大学

学位级别：硕士

沉樱是最早关注并表现现代知识女性生存状态的作家之一,具有“丁玲之后张爱玲之前”的过渡作用。学界对其小说创作的研究,较少具体地从现代文学历史脉络中梳理,故本文第一章从“五四”自叙传抒情小说对沉樱的文学影响论起,分析沉樱小说... 详细信息

沉樱是最早关注并表现现代知识女性生存状态的作家之一,具有“丁玲之后张爱玲之前”的过渡作用。学界对其小说创作的研究,较少具体地从现代文学历史脉络中梳理,故本文第一章从“五四”自叙传抒情小说对沉樱的文学影响论起,分析沉樱小说中“自叙传”和“抒情”的印记,对比她与1920年代同期作家的婚恋题材小说创作,发掘她创作时端庄、真挚的姿态,绵密、细腻表现日常现实生活的特点,而在1920年代末期,面对“转向期”其他同题材青年作家大量转型向乡土文学,或“革命+恋爱”小说创作的状况,沉樱仍然书写“三十年代不屑于书写”的女性常规性命题,表现了鲜明的作家个性。这种关注人物心理、日常细节的创作个性,为研究沉樱小说提供了一个良好的角度,即从精神困境书写来探究沉樱的小说创作。之后的第二章、第三章和第四章分别探讨沉樱小说中人物精神困境的生成、在空间维度下精神困境的表达,以及从心理角度分析人物的精神困境。最后在第五章中,沉樱用反讽的方式对精神困境做出了超越性解答,这种反讽与20年代如沈从文、彭家煌、向培良、许钦文等讽刺性婚恋小说不同,不是对婚恋小说隐隐的拒绝、排斥,而是真诚地书写个人生活和真实心情,超越性地解答了小说中人物以及作家自己的精神困境。结语部分总结全文,试图构建沉樱在现代文学史上的地位以及探究其创作的文学史意义,虽然她一直居于现代文学史的边缘位置,但不可否认她书写了“五四”不及提出,而30年代不屑提出的女性常规性命题,她的创作填补了文学史上的一角空缺,向40年代张爱玲写作“男女的小事情”铺设了桥梁。

关键词：沉樱婚恋小说精神困境反讽叙事

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自行走给进系统中增阻机构的仿生增效研究

自行走给进系统中增阻机构的仿生增效研究

作者：秦小琳吉林大学

学位级别：硕士

本文依托双钻头自平衡钻进系统,为解决传统钻掘方式所面临的钻进效率低,能量损耗大,钻进成本高等难题,将钻头驱动动力移动至近钻头,不依靠地面钻机为钻头提供回转和前进动力就可以完成碎岩和给进动作,采用双钻头异向回转平衡了钻头回转... 详细信息

本文依托双钻头自平衡钻进系统,为解决传统钻掘方式所面临的钻进效率低,能量损耗大,钻进成本高等难题,将钻头驱动动力移动至近钻头,不依靠地面钻机为钻头提供回转和前进动力就可以完成碎岩和给进动作,采用双钻头异向回转平衡了钻头回转碎岩产生的反扭矩,消除钻头对其上部钻具和钻机产生的负面影响,且降低了钻具对孔壁和岩心的扰动。自平衡钻进系统中的自行走给进系统,将为进一步助力钻井工程降本增效提供解决方案。而对该系统增阻机构进行仿生增效研究,不仅能为该系统实现井下连续增阻加压钻进提供保障,同时也能为其他领域提供启示,促进钻探技术与其他领域的交叉创新。采用仿生理论研究、计算机设计仿真、实验研究的方法,设计研发并实验了自行走给进系统原理样机,进行了生物增阻原理研究并优选蜣螂钻掘土壤这一仿生原型,以实现近钻头增阻加压钻进功能为目的,执行增阻辅助动作的增阻机构为对象,聚焦增阻机构中增阻块与井壁相互作用机理,对自行走给进系统增阻机构表面进行仿生设计,并对其增阻性能以及对井壁的损伤进行了模拟仿真分析,同时对其摩擦磨损性能进行了实验测试。研究表明,蜣螂头部凸包间距与直径的比值在1.50:1左右,中间部位凸包的直径与对应蜣螂头部长度之比值在1:142～1:133范围内,且在1:138附近出现概率较大,两边凸包的直径与对应蜣螂头部长度的比值在1:173～1:158之间,且在1:167附近出现的概率较大;中间部位凸包约占45%,两侧所占比例基本相同;设计并加工了自行走给进系统原理样机,并进行了水平增阻行走和垂直增阻加压两项功能性实验,验证了系统整体结构设计的合理性,能够实现近钻头增阻加压钻进功能;以凸包为基础结构,凸包直径、间距、倾角和排布方式为研究因素设置正交实验,建立增阻块与井壁接触仿真模型,仿真结果表明凸包直径、间距和排布方式对增阻块与井壁间摩阻力大小有显著影响,而后对直径和间距设置具体参数,并结合其对井壁的损伤综合评估,结果表明中心间距与直径比值为1.5左右的增阻块,较无仿生结构的增阻块,摩擦阻力分别提高了10.36%、12.82%、14.57%和10.41%,仿生结构参数为直径3mm、相邻间距1mm、中心间距4mm的测试块增阻效果良好,综合增阻性能提高120.47%;仿生凸包中心间距与直径比值为1.5左右的增阻块在实验中增阻效果良好,摩擦阻力分别提升了97.7%、60.9%和109.2%;在排布方式上,通过模拟分析与实验验证相结合,验证正三角形排布方式的仿生结构综合增阻性能最高,矩形排布方式次之,同心圆排布方式的综合增阻效果较差。

关键词：自平衡钻进系统自行走增阻机构仿生增阻

硒化钛（铜、铋）纳米纤维膜反应器增强锂硫电池研究

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硒化钛（铜、铋）纳米纤维膜反应器增强锂硫电池研究

作者：秦小茜内蒙古民族大学

学位级别：硕士