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クラスタリング

  • 最終更新: 2026年10月13日
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クラスタリングとは、教師なし学習の手法の一つで、大量のデータを類似した特徴をもつグループに自動的に分類する技術です。類似性の尺度、k-means法や階層的クラスタリング・DBSCANの違い、活用例とよくある誤解を分かりやすく解説します。データの理解を深めるための基本手法です。

クラスタリングとは、教師なし学習の手法の一つで、大量のデータをいくつかのグループ(クラスター)に自動的に分類する技術です。本記事では、クラスタリングの目的、類似性の尺度、代表的なアルゴリズム、活用例を解説します。

クラスタリングとは(意味・定義)

このグループは、互いに類似した特徴をもつデータポイントが集まって形成されます。たとえば、顧客の購買履歴に基づいて顧客をグループ分けしたり、ウェブサイトのアクセスログからユーザーの行動パターンを分類したりする際に利用されます。

クラスタリングは、データに隠された構造やパターンを発見し、データの理解を深めるために非常に有効です。教師なし学習の代表的な手法として位置づけられています。

クラスタリングの目的

クラスタリングの主な目的は、クラスター内のデータポイント間の類似性を最大化し、異なるクラスター間の類似性を最小化することです。同じグループの中はなるべく似ていて、グループ同士はなるべく似ていない状態が望ましいとされます。

正解ラベルを使わないため、結果の解釈は人が行う場面が多くなります。学習の前にデータ前処理でデータを整えておくと、結果が安定しやすくなります。

類似性の尺度

類似性の尺度は、データの種類や目的に応じて異なります。代表的なものを次の表に整理します。

尺度 考え方
ユークリッド距離 2点間の直線的な距離を測る、最も基本的な尺度
マンハッタン距離 座標軸に沿った距離の合計で測る尺度
相関係数 値の増減の傾向がどれだけ似ているかを測る尺度

どの尺度を選ぶかによって、同じデータでも分類のされ方が変わることがあります。

代表的なアルゴリズム

代表的なアルゴリズムとしては、k-means法、階層的クラスタリング、DBSCANなどがあります。それぞれの特徴を次の表に整理します。

アルゴリズム 特徴
k-means法 事前に指定したクラスター数に基づいてデータを分割する。高速かつ比較的単純なため広く利用される
階層的クラスタリング データポイントを階層的にグループ化し、デンドログラムと呼ばれる樹形図を作成できる
DBSCAN 密度に基づいてクラスターを形成し、ノイズデータに強い

k-means法は、事前に指定したクラスター数に基づいてデータを分割する手法で、高速かつ比較的単純なため、広く利用されています。階層的クラスタリングは、データポイントを階層的にグループ化していく手法で、デンドログラムと呼ばれる樹形図を作成できます。DBSCANは、密度に基づいてクラスターを形成する手法で、ノイズデータに強いという特徴があります。

手法を選ぶ際は、データの量、想定されるグループの形、ノイズの多さなどを手がかりにすると判断しやすくなります。

活用分野

クラスタリングは、マーケティング、金融業界、医療業界、製造業など、さまざまな分野で応用されています。たとえば顧客を似た性質ごとに分け、それぞれに合った施策を考えるといった使い方が代表的です。

また、同じデータでも、類似性の尺度やクラスター数の指定を変えると、得られるグループの分かれ方が変わります。そのため、結果をそのまま結論とせず、目的に照らして妥当かを確認する姿勢が欠かせません。

よくある誤解

誤解:クラスタリングは正解のある分類である

実際は:正解ラベルを使わない教師なし学習です。結果の意味づけは人が行います。

誤解:クラスター数は必ず自動で決まる

実際は:k-means法のように、事前にクラスター数を指定する手法もあります。

誤解:ノイズの多いデータにはどの手法でも同じ結果が出る

実際は:手法によってノイズへの強さが異なります。DBSCANはノイズに強いとされます。

FAQ(よくある質問)

Q. k-means法とDBSCANの違いは?

A. k-means法はクラスター数を事前に指定しますが、DBSCANは密度に基づいて形成し、ノイズに強い点が異なります。

Q. 類似性はどのように測りますか?

A. ユークリッド距離やマンハッタン距離、相関係数など、データの種類や目的に応じて選びます。

Q. どんな分野で使われますか?

A. 顧客セグメンテーションや文書分類など、マーケティングから医療まで幅広く使われます。

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参考出典

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