1、EXCEL VBA 模糊聚类分析智能开发刘建刚(福建工程学院数理系, 福建福州, 350108)摘要：文章 12仅仅利用 EXCEL自带的内部函数实现了模糊聚类分析功能，步骤繁琐且不具有通用性，本文不用 EXCEL内部函数，利用 VBA语言编写了模糊聚类分析宏，使用方法简单，能够作为通用的工具被用户加载，在 EXCEL 成功实现模糊聚类分析。 关键词：模糊聚类分析；智能工具；宏；Microsoft Excel VBAThe intelligent development of fuzzy cluster analysis with Microsoft Excel VBALiu Jiangang
2、（Department of Mathematical Intelligent tool; Macro; Microsoft Excel VBA1 引言目前，Microsoft Excel 作为家喻户晓的电子表格软件已具有了回归分析、参数估计、假设检验、方差分析、规划求解等数据处理功能，而不具备模糊聚类分析功能，现实中伴有模糊性的分类问题有很多，例如:环境污染分类；春天连阴雨预报；临床症状资料分类；岩石分类等等，这些分类问题往往要利用模糊聚类分析方法解决。文章 12仅仅利用 EXCEL自带的内部函数实现了模糊聚类分析功能，步骤繁琐且不具有通用性，本文不用 EXCEL内部函数，利用 VBA语言编
3、写了模糊聚类分析宏，使用方法简单，能够作为通用的工具被用户加载，在 EXCEL 成功实现模糊聚类分析。 2 模糊聚类分析宏优点实现功能（1）优点（与文章 12比较）智能性编程实现了文章 12要经过繁琐步骤才能完成的工作，利用计算机在 EXCEL中编程开发出了通用的智能工具，为人们进行模糊聚类分析提供了巨大方便。通用性文章 12仅仅利用特定的数据介绍了在 EXCEL下实现模糊聚类分析的步骤，数据更换后又要重新进行繁琐的操作，本文开发出的模糊聚类分析宏不受数据维数的限制，并且克服了传统录制宏不具有通用性的缺陷,灵活的进行模糊聚类分析。应用广泛性文章 12介绍的 EXCEL 模糊聚类分析实现方法，需
4、要用户了解模糊聚类分析原理并会使用 EXCEL 内部的一系列数学函数，并且必须经过多步操作才能实现模糊聚类分析，方法不具有应用的广泛性。本文的方法是把模糊聚类分析的原理利用 VBA 语言编写成宏程序，仅需要一步操作就可以实现模糊聚类分析。让只懂原理而不会编程的人也能进行模糊聚类分析,虽然 MATLAB 等数学软件能通过编程实现模糊聚类分析功能,但是了解它们都需要一定的编程基础,EXCEL 软件家喻户晓科技人员使用广泛,在 EXCEL 下进行模糊聚类分析,不用用户编程,也省去了导入数据的繁琐工作。方便用户加载文章 12仅仅介绍了在 EXCEL 下实现模糊聚类分析的步骤，其不能在计算机上进行安装。
5、而本文介绍的宏可以安装在任何一台计算机中使用。即将模糊聚类分析宏程序以及自编 VBA 函数宏程序另存为 Microsoft Excel 加载宏,便可以在任何工作簿中加载，作为通用的工具方便用户使用。快捷键使用利用文章 12介绍的方法实现模糊聚类分析需要很多步骤，时间较长，本文介绍的方法在完成模糊聚类分析宏的加载后,按快捷键“Ctrl+e”即可进行模糊聚类分析, 用户也可以根据自己的爱好自由设定快捷键。（2）实现功能进行模糊聚类分析时可以输出源数据行列数、规格化处理数据结果、模糊相似矩阵、模糊等价矩阵、聚类树，方便用户进行数据分析。3 模糊聚类分析算法（1）确定研究对象 设 为待分类对象的全体n
6、uU,21（2）确定分类指标 每一待分类对象具有 项分类特征指标,则样本 的 个指标用向量表示为:mjiu,miii x,21 jmjjju21则 个样本的 个分类指标用矩阵表示为nnmnmxX 212211（3）分类指标规格化处理由于确定的分类指标存在着量级、量纲上的差异，为消除此影响，必须对分类指标进行规格化处理。极差规格化可利用下式minaxikkii 式中，表示第 个样本的第 项指标；ikxik表示第 项指标的最大值；ma表示第 项指标的最小值；ink标准化处理可用下式mmvxvxxX,),(11其中分别为均值向量和方差阵mijmvXDVXE )(),()1对指标进行规格化处理后，原始
7、数据变为 nmnx 212211式中， 表示第 样本的第 项指标的规格化值； 。ikxik10ik（4）建立模糊相似关系。建立 与 之间的模糊相似关系的方法主要有下列几种:iuj 数量积法 mkjkiij xMr1, ji当其中 为一适当选择之正数，满足Mmkjkiji1,a 相关系数法 mkjjmkiik jjkiiij xxr12121最大最小法 mkjkijikij xr1Zadeh 算子 , 表示取两者最大值， 表示取两者最小值(M)yxy算术平均最小法 mkjkikjkiij xr12几何平均最小法 mkjkijikij xr1绝对值指数法 mkjkxierij1|绝对值减数法mkj
8、kiij xcr1 ji当当其中, 适当选取,使c0ij选择哪一个方法好,要按实际情况而定。在实际应用时,最好多采用几种方法,选取分类最符合实际的结果。（5）改造相似关系为等价关系由第一步得到的矩阵 ，一般只满足自反性和对称性,即 是相似矩阵,需将它改造成RR模糊等价矩阵。为此,采用平方法求出 的传递闭包 便是所求模糊等价矩阵。,（6）利用 1- 求出样品距离矩阵，利用传统聚类分析的方法生成聚类树。（7）根据输出的结果进行数据分析，决定类的个数和类。4 模糊聚类分析宏的加载（1） （说明：一般情况下，WINDOWS 2000默认安全级别为中，不用修改安全级别。若使用 WINDOWS XP 则需
9、先设置安全性。启动 EXCEL 2003，首先设置安全性即打开主菜单“工具”-“宏”-“安全性” ，将安全性设置为“中” 。 ）打开包含宏程序的 EXCEL文件“模糊聚类分析.xls” ，在出现的“安全警告”对话框中选择“启用宏” ，如图 1所示。图 1 模糊聚类分析宏加载“安全警告”对话框（2） 在主菜单“文件”工具栏内选择“另存为”,在“另存为”对话框内的“保存类型”下拉框中选择“Mircrosoft Excel加载宏（*.xla） ”,文件名会自动变为“模糊聚类分析.xla”，默认保存在“Addins”文件夹内（如图 2 所示） ，便可以在任何工作簿中加载，作为通用的工具方便用户使用。图
10、 2 模糊聚类分析宏加载“另存为”对话框（3）选择“工具”-“加载宏 ”，在出现的对话框中的“当前加载宏”列表中选中“模糊聚类分析”复选框，点击 “确定” （如图 3 所示） ，完成模糊聚类分析宏的加载，在任何工作簿中都可使用模糊聚类分析宏。图 3 模糊聚类分析“加载宏”对话框（4） 打开任意的 EXCEL工作簿，选定数据打开主菜单“工具”- “宏”- “宏” ，选定“模糊聚类分析” ，点击“执行”或直接利用快捷键”ctrl + e”，便出现以下窗体。图 4 模糊聚类分析窗体若数据需要规格化处理，用户可选择数据标准化处理或极差规格化处理，通过利用数量积法、相关系数法、最大最小法、算术平均最小法
11、、几何平均最小法、绝对值指数法、绝对值减数法七种方法之一建立模糊相似关系，选择最短距离法或最长距离法聚类准则，最后点击“确定”，便可完成模糊聚类分析。5 应用实例 源数据结果分析：源数据共有四行即四类，聚类树表明第四行样品（类）和第三行样品（类）合并成新类第五类，新类第五类和第二行样品（类）合并成新类第六类，新类第六类和第一行样品（类）合并成新类第七类。6 结束语文章 12仅仅利用 EXCEL自带的内部函数实现了模糊聚类分析功能，步骤繁琐且不具有通用性，本文不用 EXCEL内部函数，利用 VBA语言编写了模糊聚类分析宏，使用方法简单，能够作为通用的工具被用户加载，在 EXCEL 成功实现模糊聚
12、类分析。 为人们的决策提供可靠的理论根据,有效的指导生产实践从而产生巨大的经济效益和社会效益。参考文献1 许永安,徐恒玉.用EXCEL实现模糊聚类分析J.安徽农业科学,2005,33:740-7422 王文德,巩建闽,石凤来.用EXCEL 进行模糊聚类分析J. 聊城师院学报(自然科学版),2000,13(2):29-333 夏强.EXCEL VBA 应用开发与实例精讲M.科学出版社,2006:333-3394 朱福喜等.人工智能基础教程M.清华大学出版社,2006:163-1755 李庆东.聚类分析在股票中的应用J.辽宁石油化工大学学报,2005,25(3):94-966 齐艳红.网络计量学的一种 Internet 分布式聚类分析软件J.情报科学,2003,21(10):1069-1079作者介绍：刘建刚，男，汉族，福建工程学院数理系教师，研究方向：控制理论，多元统计分析，模糊分析，软件开发，email: 手机：13959193160
