I AE S In t er na t io na l J o urna l o f   Art if icia l In t ellig ence   ( I J - AI )   Vo l.   15 ,   No .   4 ,  A u g u s t   20 26 ,   p p .   3 4 7 6 ~ 3 4 9 1   I SS N:  2 2 5 2 - 8 9 3 8 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijai.v 15 .i 4 . p p 3 4 7 6 - 3 4 9 1           3476     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij a i . ia esco r e. co m   Co mpa riso n alg o rithms wi th  o p ti miza tion for cl ust ering     multi - c riter ia       I da   M uly a di 1 ,  T it ik   K ha wa   Abdu l R a hm a n 2 ,   M uh a m m a d F a is a l 1   1 D e p a r t me n t   o f   I n f o r mat i c s ,   U n i v e r si t a s  M u h a m ma d i y a h   M a k a ss a r ,   M a k a ss a r ,   I n d o n e si a   2 D e p a r t me n t   o f   S c h o o l   o f   S c i e n c e   a n d   Te c h n o l o g y ,   A si a   E  U n i v e r s i t y ,   K u a l a   L u mp u r ,   M a l a y s i a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   3 ,  2 0 2 5   R ev is ed   J u n   5 ,  2 0 2 6   Acc ep ted   J u l   9 ,  2 0 2 6       In   h ig h e r  e d u c a ti o n ,   fo re c a stin g   st u d e n t   g ra d u a ti o n   is   c ru c ial   fo r   e a rly   in terv e n t io n   d e v e lo p m e n t,   p o l icy   fo rm u latio n ,   a n d   c las s  p lan n in g .   T h is   c a teg o rize s  th e   fa c to rs  th a t   a ffe c t  stu d e n t  g ra d u a ti o n   a c c o rd i n g   to   b o th   a c a d e m ic  a n d   n o n - a c a d e m ic  traits.   To   c o m p a re   v a rio u s  c lu ste rin g   tec h n iq u e s,  su c h   a s  K - m e a n s ,  fu z z y   C - m e a n s  (F CM ),   K - m e d o id s ,  d e n sity - b a se d   sp a ti a l   c lu ste rin g   o f   a p p l ica ti o n s  wit h   n o ise   ( DBSCAN ) ,  sp e c tral   c lu ste rin g ,  G a u ss ian   m ix t u re   m o d e l  ( G M M ) ,   a n d   d e e p   lea rn i n g   (D L) ,   a s  we ll   a s  p a rti c le  sw a rm   o p ti m iza ti o n   ( PSO )   a n d   g e n e t ic  a lg o rit h m   ( GA )   o p ti m iza ti o n   f o r  K - m e a n s   a n d   F CM ,   th is  a rti c le  a p p l ies   th e   h y b r i d   e lb o w   +   silh o u e tt e   o p t imiz a ti o n   p rio r  t o   th e   c lu ste rin g   p ro c e ss .   Two   c lu s ters   we re   fo u n d   i n   th e   p re - c lu ste r  o p ti m i z a ti o n   re se a rc h   re su lt s.  K - m e a n s ,   F CM ,   G M M ,   a n d   DL   c l u ste rin g   a ll   d e m o n stra ted   m o re   d isti n c t  c e n tr o id   se p a ra ti o n ;   K - m e a n s   a n d   G M M   we r e   th e   m o st  v isu a ll y   sta b le  a n d   c o m p r e h e n sib le .   In ter - c lu ste r  se p a ra ti o n   is  t h e   m a in   g o a l  o f  p o st - c lu ste r  o p ti m iza ti o n ,   a n d   t h e   K - m e a n s   +   P S O  m e th o d   is  th e   b e st  o p ti o n .   Th e   c ro ss - d a tas e t  v a li d a ti o n   fin d i n g s  in d ica te  th a t  t h e   c lu ste ri n g   m o d e l  e x h ib it s  m o d e ra te  c o n s isten c y   o n   th e   n e w  d a tas e t,   with   a n   a d ju ste d   Ra n d   in d e x   ( ARI )   o f  0 . 4 7 8   a n d   a   n o rm a li z e d   m u t u a l  in f o rm a ti o n   ( NMI )   o f  0 . 4 3 3 .     K ey w o r d s :   E lb o w   Fu zz y   C - m ea n s   K - m ea n s   Op tim izatio n   Sil h o u ette   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   I d a  Mu ly ad i   Dep ar tm en t o f   I n f o r m atics,  U n iv er s itas   Mu h am m ad iy a h   Ma k ass ar   Su ltan   Alau d d in   No . 2 5 9 ,   Gn .   Sar i,  R ap p o cin i,  Ma k ass ar   C ity ,   So u th   Su lawe s i ,   I n d o n esia     E m ail: id am u ly ad i@ u n is m u h . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   Un d er s tan d in g   th e   f ac to r s   a s s o ciate d   with   s tu d en t  g r ad u atio n   is   an   im p o r tan t  is s u e   in   h ig h er   ed u ca tio n   b ec au s e  it   s u p p o r t s   ac ad em ic  p la n n in g ,   p o licy   d ev elo p m en t,   an d   ea r l y   in te r v en tio n   s tr ateg ies.  E d u ca tio n al  d atasets   ar e  ty p i ca lly   m u ltid im en s io n al  a n d   c o n tain   co m p lex   r elatio n s h ip s   am o n g   v ar ia b les.  C lu s ter in g   tech n iq u es  ar e  m a ch in e  lear n in g   m eth o d s   u s ed   t o   ca teg o r ize  r elate d   d ata  p o in ts   with o u t  th e  n ee d   f o r   p r ed eter m in ed   class   lab els.  K - m ea n s   an d   f u zz y   C - m ea n s   ( FC M)   ar e  f r eq u e n tly   u s ed   in   e d u ca tio n al   an aly tics   f o r   th eir   v er s atility   an d   ef f ec tiv e n ess   ac r o s s   d iv er s e,   h eter o g e n eo u s   d atasets   [ 1 ] – [ 5 ] .   K - m ea n s   is   o f ten   u s ed   f o r   its   co m p u tatio n al  ef f icien cy   an d   s tr aig h tf o r war d   im p le m en tatio n .   No n eth eless ,   its   ef f icac y   d ep e n d s   o n   th e  c h o ice  o f   in itial  ce n tr o id s .   FC M  is   m o r e  ap p r o p r iate  f o r   o v e r lap p in g   d atasets ,   p er m itti n g   d ata  to   b e  in co r p o r ated   in to   n u m er o u s   clu s ter s .   Dete r m in in g   th e   n u m b e r   o f   clu s ter s   b ef o r e  th e  clu s ter in g   p r o ce d u r e  y ield s   h ig h ly   ac cu r ate  r esu lts   [ 6 ] .   T h e  e lb o w  tech n iq u e  s er v es  as  a   p r elim in ar y   r ef e r en ce ;  h o we v er ,   th e  elb o w  p o in t  m ay   n o t  alwa y s   b e  d is tin ctly   ap p a r en t.  T h e  s ilh o u ette   ap p r o ac h   en h an ce s   th e  e lb o w  m eth o d ' s   ef f icac y   b y   an aly zin g   clu s ter   q u ality   th r o u g h   in tr a - cl u s ter   co h esiv en ess   an d   in ter - cl u s ter   s ep ar atio n   [ 7 ] .   T h e   task   o f   g r o u p i n g   g r ad u atio n - r elate d   cr iter ia  s h a r es   s im ilar ities   wi th   s eg m en tatio n   p r o b lem s   in   h ea lth ca r e,   b u s in ess ,   an d   s o cial  an aly tics .   Ac r o s s   th ese  d o m ain s ,   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C o mp a r is o n   a lg o r ith ms w ith   o p timiz a tio n   fo r   clu s teri n g   mu lti - crit eria   ( I d a   Mu lya d i )   3477   r esear ch er s   m u s t  ad d r ess   h et er o g en e o u s   d ata  ch ar ac ter is tics ,   b o u n d ar y   ca s es,  an d   th e  n ee d   to   g en er ate   clu s ter s   th at  ar e  b o th   m ea n in g f u l a n d   ac tio n ab le  f o r   d ec is io n   m ak er s .   Pre v io u s   s tu d ies  r ev ea l  r esea r ch   g ap s ,   p ar ticu lar ly   t h e  e m p lo y m e n t  o f   r estricte d   alg o r ith m s ,   as   ev id en ce d   b y   [ 8 ] – [ 1 0 ] ,   wh ic h   co m p a r es   K - m ea n s ,   K - m e d o i d s ,   an d   FC M  alg o r ith m s   f o r   clu s ter in g   jo b s   with o u t  in clu d in g   f u r th er   o p tim izatio n s   to   en h an ce   th e   ac cu r ac y   o f   th ese  alg o r it h m s   in   clu s ter in g     m u lti - cr iter ia  d ata.   T h is   r esear ch   en h a n ce s   th e  ac cu r ac y   an d   ef f icien cy   o f   clu s ter in g ,   p ar tic u lar ly   in   m a n ag in g   m u lti - cr iter ia  d ata,   b y   in co r p o r atin g   h ith er to   u n u tili ze d   m eta h eu r is tic  o p tim izatio n   s tr ateg ies  [ 1 1 ] .   Dete r m in e   th e  id ea l  n u m b e r   o f   clu s ter s   b y   u s in g   th e  e lb o w  tec h n iq u e  o r   g ap   s tatis tic,   as  o u tlin ed   by  [ 1 2 ] .   T h is   r esear ch   ad d r ess es  th e  am b ig u ity   en c o u n ter ed   in   d eter m i n in g   th e  el b o w  p o in t  b y   ap p ly in g   s ilh o u ette  o p tim izatio n   ap p r o ac h es  to   en h a n ce   th e  s elec tio n   o f   th e  n u m b e r   o f   cl u s ter s .   Prio r   s tu d ies  also   ad d r ess   m u lti - cr iter ia  clu s ter in g   as  s h o wn   in   [ 1 3 ] ,   c o n ce n tr ated   s o lely   o n   clu s ter i n g   d ata  u s in g   a  lim ited   n u m b er   o f   cr iter ia.   T h is   r esear ch   ex am in es  m u lti - cr iter ia  d ata  clu s ter in g ,   in co r p o r atin g   m u ltip le  f ac to r s   to   ass es s   s tu d en t  g r ad u atio n   an d   ac ad em ic  p er f o r m an ce ,   s o   o f f er in g   a  m o r e  h o lis tic  an d   p er tin en t a p p r o ac h   t o   ed u ca tio n al  r ea liti es.   T h is   r esear ch   is   n o v el  in   in co r p o r atin g   elb o w – s ilh o u ette  o p tim izatio n   to   ascer tain   th e  clu s ter   lay o u t  p r io r   to   clu s ter in g .   A  co m p ar is o n   was  co n d u cted   am o n g   s ev er al  clu s ter in g   tech n i q u es,  i n clu d in g   K - m ea n s ,  FC M,   K - m ed o id s ,  d en s ity - b as ed   s p atial  clu s ter in g   o f   ap p lic atio n s   with   n o is e  ( DB SC AN ) ,  s p ec tr al  clu s ter in g ,  G au s s ian   m ix tu r e  m o d els  ( GM M) ,   an d   d ee p   lear n in g   ( DL )   [ 1 4 ] – [ 1 6 ] .   T h e  clu s ter in g   o u tc o m es f r o m   K - m ea n s   an d   FC M  ar e  im p r o v ed   u s in g   p ar ticle  s war m   o p tim izatio n   ( PSO )   an d   g en etic  alg o r ith m   ( GA )   to   en h an c e   clu s ter   q u ality   [ 1 7 ] .   T h e  p r im a r y   d o n atio n s   o f   th is   r esear ch   a r e:   −   A  co m p ar is o n   a n aly s is   o f   K - m ea n s   an d   FC M  f o cu s in g   o n   f ac to r s   in f lu en cin g   s tu d en t  g r ad u atio n .   −   E v alu atio n   o f   ea ch   alg o r ith m ' s   p er f o r m an ce   in   ter m s   o f   clu s ter   s ep ar atio n ,   o v er l ap   h a n d lin g ,   co m p u tatio n al  e f f icien cy ,   an d   in ter p r etab ilit y   with in   an   ed u c atio n al  co n tex t.   −   E lb o w  m eth o d   f o r   d eter m i n in g   clu s ter   q u a n tity .   −   I n teg r atio n   o f   m eta h eu r is tic  o p tim izatio n   tech n iq u es to   en h a n ce   th e  ac cu r ac y   o f   clu s ter in g .       2.   M E T H O D    T h e  clu s ter in g   p r o ce s s ,   wh ich   b eg in s   with   ac ad em ic  an d   n o n - ac ad em ic  d atasets ,   is   d ep icted   in   th e  r esear ch   d esig n   in   Fig u r e  1 .   E l b o w  o p tim izatio n   u tili zin g   s ilh o u ette  an aly s is   to   d eter m in e  t h e  id ea l  n u m b er   o f   clu s ter s .   T h e  o p tim izatio n   o u tco m es  ar e   ap p lied   in   K - m ea n s ,   FC M,   K - m ed o id s ,   DB S C AN,   s p ec tr al  clu s ter in g ,   GM M,   an d   DL   [ 1 8 ] .   T o   m a k e  s u r e  th e   clu s ter in g   r esu lts   ar e  co n s is ten t  an d   d ep e n d ab le,   alg o r ith m s   th en   o p tim ized   u s in g   PS O  an d   GA,   ass ess ed   u s in g   s ilh o u ette  s co r e,   p u r ity ,  n o r m alize d   m u tu al  in f o r m atio n   ( NM I ) ,   an d   ad ju s ted   R an d   in d ex   ( AR I ) ,   an d   v alid ated   u s in g   b o o ts tr ap p in g   an d   cr o s s - v alid a tio n .           Fig u r e  1 .   R esear ch   m eth o d o l o g y     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t   20 26 :   3 4 7 6 - 3 4 9 1   3478   2 . 1 .    Da t a   c o llect io n   Sam p les  f r o m   ac ad em ic  d atasets   at  s ev er al  u n iv er s ities   ar e  u s ed   in   th is   s tu d y   an d   ar e  s u p p o r ted   b y   r ef er en ce s   t o   r ele v an t  r esear c h .   Dir ec t   o b s er v atio n   o n   ca m p u s   an d   a   r ev iew   o f   th e   liter atu r e  wer e   u s ed   to   g ath er   d ata.   T h e  cr iter ia  wer e  estab lis h ed   b y   r ef er en ci n g   p r e v io u s   r esear ch   in   th e  d o m ain   o f   ed u ca tio n al  d ata  m in in g ,   wh ic h   d em o n s tr ated   t h at  th ese  f ac to r s   h av e   a  s ig n if i ca n t im p ac t o n   s tu d en t g r ad u at io n   r ates  [ 1 9 ] .   T h e  p r o p o s ed   d ataset  in clu d es  3 3   c r iter ia  th at  r ep r esen t   co n tex tu al  ac a d em ic  a n d   n o n - ac ad em ic   p er f o r m an ce   v ar iab les  ass o cia ted   with   s tu d e n t  ac h ie v em en t   [ 2 0 ] ,   [ 2 1 ] .   T h e  c u m u lativ e   g r ad e  p o in t  a v er ag e   ( GPA)   [ 2 2 ] ,   co u r s e  co m p letio n   r ates,  th e  n u m b e r   o f   r e p ea te d   co u r s es,  s em ester   cr ed it lo ad ,   an d   g en e r al  tr en d s   in   ac ad em ic  ac h iev em en t   [ 2 3 ] – [ 2 6 ]   ar e  e x am p les  o f   ac ad em ic  f ac to r s .   C o n v er s el y ,   in v o lv em en t   in   ex tr ac u r r icu la r   ac tiv ities ,   s ch o o l  atten d an ce ,   s o cio ec o n o m i c  cir cu m s tan ce s ,   an d   d em o g r ap h ic  tr aits   s u ch   as  ag e  an d   g e n d er   [ 2 7 ]   ar e  e x am p les  o f   n o n - ac a d em ic  in f lu e n c es.  T h ese  ch ar ac ter is tics   wer e   s elec ted   b ec au s e  a   n u m b er   o f   i n ter r elate d   f ac t o r s   af f ec t stu d en t p e r f o r m an ce   an d   g r ad u atio n   p r o s p ec ts .   Af ter   th at,   all  d ata  v al u es  ar e  s tan d ar d ized   to   th e   s am e  r an g e,   0   t o   1 ,   u s in g   m in - m ax   n o r m aliza tio n .   Fo r   d is tan ce - b ased   clu s ter in g   tech n iq u es  lik e  K - m ea n s   an d   FC M,   th is   s tep   is   cr u cial.   1 6   s p ec ialis ts   ex am in ed   3 3   f ac to r s   to   d eter m in e  th e  f i n al  d ataset.   T h e  K - m ea n s   an d   FC M  clu s ter in g   tech n iq u es  wer e  th en   u s ed   to   p r o ce s s   th e  d ata   in   o r d er   to   f i n d   g r o u p in g s   o f   cr iter ia  with   c o m p ar ab le   ac ad em ic  a n d   n o n - ac ad em ic  tr aits   th at  m ig h t  h a v e  a n   im p ac t  o n   s t u d en t  g r ad u atio n .   B y   c o n v er tin g   in p u t  d ata  in to   f u zz y   m em b er s h ip   d eg r ee s ,   ass es s in g   th ese  v alu es  u s in g   a  s et  o f   f u zz y   r u les,  an d   ap p l y in g   d ef u zz if icatio n   to   o b tain   th e  f in al  clu s ter in g   r esu lt,  f u zz y   in f er e n ce   f ac ilit ates  f lex ib le  d ec is io n - m ak in g .   Me m b er s h ip   v alu es  in   th e  a m b ig u o u s   r an g e  o f   0 . 5 0 2 3   to   0 . 5 9 0 3   in d icate   th at  th is   m eth o d   ef f ec ti v ely   co n tr o ls   u n ce r tain ty   f o r   s tu d en ts   wh o s e  d ata   p lace m en ts   ar e  n ea r   t h e  clu s ter   b o u n d ar y .     2 . 2 .    Clus t er   o ptim iza t io n us ing   elbo w   m et ho d   E s tab lis h in g   th e  ap p r o p r iate  clu s ter   co n f ig u r atio n   is   ess en tial  in   clu s ter in g   r esear ch ,   as  it  d ir ec tly   in f lu en ce s   clu s ter   in ter p r etab il ity   an d   m o d el   r eliab ilit y   [ 2 8 ] .   A  m o d el  th at   o v e r f its   th e  d ata   o r   h as p o o r   clu s ter   s ep ar atio n   ca n   r esu lt f r o m   s elec tin g   an   in co r r ec t v alu e  o f   k ,   t h er eb y   l o wer in g   th e  ac c u r ac y   an d   in ter p r etab ilit y   o f   th e  s tu d y ' s   f in d in g s .   T o   d e ter m in e  th e  b est  clu s ter   s tr u ctu r e,   th is   s tu d y   u s ed   th e  e l b o w  m eth o d ,   with   th e   s u m   o f   s q u ar e d   er r o r s   ( SS E )   a s   th e  b en ch m a r k .   SS E   c o m p u t es  t h e  a g g r e g at e  s q u a r e d   d is t an ce   b etw ee n   ea c h   d a ta  p o i n t   a n d   t h e  wei g h t ed   ce n t r o id   i n   FC M  o r   t h e   cl u s t er   c e n t r o id   ass ig n ed   t o   th e  d ata   p o in t  i n   K - m e a n s .   Sta te d   d i f f e r e n t ly ,   SS E   q u an ti f ies   t h e   d e g r ee   t o   w h ic h   t h e   d at a  p o in ts   c lu s te r   ar o u n d   t h e  ce n t e r   o f   ea ch   i n d i v i d u al   c lu s te r .   SS E   ca n   b e  s tat e d   m at h e m a tic all y   as   ( 1 ) .   W h e r e   x   is   t h e  d a ta   p o i n t ,   C i   r e p r es en t s   t h e   i th   cl u s te r ,   a n d     o f   t h e  ce n tr o i d   o f   cl u s te r   i .      = ∑ ∑ | | − | | 2  = 1   ( 1 )     Fo r   K - m ea n s ,   SS E   o n ly   s h o ws  h o w  clo s e   to g eth er   g r o u p s   ar e  ar o u n d   clea r   ce n te r s   [ 7 ] ,   [ 2 9 ] – [ 3 2 ] .  Fu zz y   SS E   i s   m o r e  s en s itiv e  in   id en tify in g   o v e r lap p in g   d at a  g r o u p s   in   FC M  s in ce   it  tak es  in to   ac co u n t  th e   m em b er s h ip   weig h ts   o f   ea ch   d ata  p o in t.  I n   th e  m ea n tim e,   th e  e lb o w  m eth o d   is   em p lo y ed   to   ascer tain   th e  p r o p er   v alu e  o f   k   s o   th at  th e   r esu ltin g   clu s ter s   ar e  b o th   ea s ily   in ter p r etab le  an d   s tatis ti ca lly   s u p p o r ted   in     b o th   ap p r o ac h es.   T h e  d eg r ee   o f   m em b er s h ip   is   tak en   in to   ac co u n t  wh ile  u s in g   th e  FC M  ap p r o ac h .   B ec au s e  ea ch   d ata   p o in t  m ay   p ar tially   b elo n g   to   m o r e  th an   o n e  clu s ter ,   th e  SS E   ca n   b e  m ea s u r ed   in   a  f u zz y   f o r m .   T h e  e lb o w  m eth o d   is   th en   u s ed   b y   c o m p u tin g   th e  SS E   v alu es  f o r   r an g e  o f   p o ten tial  clu s ter   co u n ts ,   f r o m   k   =   2   to   k   =   1 0 .   T h e  SS E   v alu e  will  o f ten   d r o p   as  th e  n u m b er   o f   clu s ter s   r is es.  B u t  th e  d ec lin e  b ec o m es  les s   n o ticea b le  af ter   a   ce r tain   p o in t.  T h is   p o in t  is   t h en   u s ed   to   b alan ce   er r o r   r e d u ctio n   a n d   m o d el  co m p lex it y   to   f in d   th e  id ea l  n u m b er   o f   cl u s ter s .   T h e  s ilh o u ette  co ef f icien t  ( SC )   is   u s ed   to   v er if y   th e  q u ality   o f   th e  clu s ter in g   r esu lts   af ter   th e  e lb o w  m eth o d   d eter m in es  th e   id ea l  n u m b er   o f   clu s ter s .   Stro n g   in te r n al  s im ilar ity   an d   d is tin ct  s ep ar atio n   f r o m   o th er   clu s ter s   ar e  g u ar a n teed   b y   th i s   v alid atio n .   T h e r ef o r e,   m o r e   d ep en d ab le  an d   ac cu r ate  clu s ter in g   f in d in g s   o n   d atasets   lin k ed   to   g r ad u atio n   r eq u ir em en ts   ca n   b e  o b tain e d   u s in g   a  two - s tag e  o p tim izatio n   p r o ce d u r e  th at   in clu d es  e lb o w - SS E   to   s elec t th e  ca n d id ate  n u m b er   o f   clu s ter s   an d   s ilh o u ette  an aly s is   f o r   c lu s ter   v alid atio n .       2 . 3 .    Va lid a t ing   clus t er s   wit h t he  s ilh o uet t e    Sil h o u ette  a n aly s is   is   em p lo y ed   to   ass ess   clu s ter   v alid ity   b y   ev alu atin g   co h esio n   an d   th e  d i s tin ctio n s   g en er ated   b y   th e  p r o p o s ed   m e th o d .   T h is   m eth o d   allo ws  f o r   a  m o r e  o b jectiv e  ass ess m en t  o f   clu s ter   f o r m atio n   ac cu r ac y   b y   co m p ar in g   th e  e x ten t  o f   r esem b lan ce   am o n g   d ata  with in   th e  id en tical  clu s ter   an d   th e  d eg r ee   o f   d if f er en ce   b etwe en   clu s ter s   [ 3 3 ] – [ 3 6 ] .   T h is   f o r m u la  is   d ef in ed   in   ( 2 )   [ 3 7 ] .     ( ) = ( ) − ( ) m ax   {   ( ) , ( )   }   ( 2 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C o mp a r is o n   a lg o r ith ms w ith   o p timiz a tio n   fo r   clu s teri n g   mu lti - crit eria   ( I d a   Mu lya d i )   3479   W h er e  ( )   d en o tes  th e  lo west  a v er ag e  d is tan ce   b etwe en   p o i n t  i  an d   o b jects  in   th e  cl o s est  n eig h b o r in g   clu s ter ;  an d   ( )   r ep r esen ts   th e   av er ag e  d is tan ce   b etwe en   p o i n t  i   an d   all  o th er   o b jects  in   th e   s a m e  clu s ter .   T h e   r an g e  o f   v alu es  f o r   th e  SC   is   - 1   to   +1 .   A  v al u e  ar o u n d   0   in d icate s   th at  th e  d ata  p o in t  is   cl o s e  to   th e   b o u n d ar y   am o n g   two   clu s ter s ;  a  v alu e  n ea r   +1   s h o ws  th at  th e   p o in t  h a s   b ee n   co r r ec tly   clu s ter ed   in s i d e  its   clu s ter ,   an d   a   v alu e  n ea r   - 1   in d icate s   th at  th e   p o in t is p r o b ab ly   in   th e  wr o n g   clu s ter .   T h e  o v er all  SC   is   th e  m ea n   o f   all  th e  d ata  p o in ts .   A  clu s ter   with   h ig h er   n u m b e r s   is   clo s e r   to g eth er   an d   less   s p r ea d   o u t.  Af ter   K - m ea n s   an d   FC M  clu s ter in g   o n   m u ltip le  f ac to r s   ( GPA,   co u r s e  co m p letio n ,   cr ed it  lo ad ,   atten d an ce ,   ex tr ac u r r icu l ar   ac tiv ities ,   s o cio ec o n o m ic  b ac k g r o u n d ,   ag e,   an d   g e n d er ) ,   SC   was  u s ed   in   th is   s tu d y .   Fo r   K - m ea n s ,   SC   is   u s ed   to   ch ec k   wh eth er   t h e  s tu d e n t  g r o u p in g   is   co r r ec t,  wh ile  i n   FC M,   S C   is   u s ed   to   s ee   f u zz y   m em b er s h ip .   W h en   u s ed   with   e l b o w – SS E ,   S C   g u ar an tees  ac cu r ate  a n d   s i m p le  g r o u p in g   f o r   s tu d y in g   f ac t o r s   th at  af f ec t  g r a d u atio n .     2 . 4 .    Clus t er ing   a lg o rit h m s   T h e  s tu d y   ex am in e d   d ata  s ets  f r o m   p r ev io u s   r esear ch   o n   m u lti - cr iter ia,   wh ich   co n tain   b o th   ac ad em ic  an d   n o n - ac ad em ic  elem en ts   th at  in f lu en ce   a  s tu d en t' s   ca p a city   to   g r ad u ate.   Usi n g   d if f er en t  ty p es  o f   an aly s is   in   d if f er e n t  s tu d ies  s u p p o r ts   th e  id ea   th at  u s in g   b o t h   ac ad em ic  an d   n o n - ac a d em ic  f ac to r s   to g eth er   m a k es   g r ad u atio n   e x p ec tatio n s   m o r e   ac cu r ate   th an   u s in g   o n ly   o n e   ty p e   o f   f ac to r .   Stra teg ies  t o   r aise  th e  g r a d u atio n   r ate  o f   s tu d en ts   d o n ' t  ju s t  f o c u s   o n   im p r o v in g   ac a d em ic  p e r f o r m a n ce ;  th e y   also   lo o k   at   th in g s   lik e   s tu d en ts '  d r iv e,   th e  s u p p o r t  th ey   g et  in   th e  class r o o m ,   an d   th eir   s o cial  s itu atio n s   to   m ak e  a  m o r e  co m p lete  an d     lo n g - last in g   p la n   [ 3 8 ] .     2 . 4 . 1 .   Clus t er ing   us i ng   K - m e a ns   f o r  m ultiple c rit er ia   Gr ad u atio n - r elate d   cr iter ia   a r e  g r o u p e d   in t o   ac a d em ic  a n d   n o n - ac ad em ic  ca te g o r ies   u s in g   th e    K - m ea n s   clu s ter in g   ap p r o ac h .   T h is   tech n iq u e  p ar titi o n s   th e  d ata  in to   a  f ix ed   n u m b er   o f   cl u s ter s ,   ea ch   with   a   ce n tr o id .   T o   lim it  v ar ia n ce   with in   th e  clu s ter   u n til  a  co n v er g en ce   co n d itio n   is   m et,   t h e  cl u s ter   m em b er s h ip   is   u p d ated   b y   f ir s t  co m p u tin g   t h e  E u clid ea n   d is tan ce   f r o m   ea ch   d ata  p o in t   to   th e   ce n tr o id   [ 3 9 ] – [ 4 5 ] .   T h is   ap p r o ac h   p a r titi o n s   th e  d ata  in to   a  p r ed eter m in ed   q u a n tity .   o f   clu s ter s ,   .   A  ce n t r al  p o in t,  k n o wn   as  t h e  ce n tr o id ,   is   th en   u s ed   t o   r ep r e s en t  ea ch   clu s ter .   T h e  K - m ea n s   alg o r ith m   iter ativ ely   ass ig n s   o b s er v atio n s   to   th e   clo s est ce n tr o id   an d   u p d ates th e  ce n tr o id   p o s itio n s   u n til a  s t ab le  p ar titi o n   is   attain ed .   T h e  ca lcu latio n   ty p ically   u s es   E u clid ea n   d is tan ce   as sh o wn   in   ( 3 ) .     ( , ) = √ ( 1 − 1 ) 2 + ( 2 − 2 ) 2 + ⋯ +   ( − ) 2      ( 3 )     W h er e  = ( 1 , 2 , … , )   is     d ata  p o in t  an d   = ( 1 , 2 , … , )   is   th e  ce n tr o id ,   u p d ate  ce n tr o id   in   ( 4 ) .     = 1 | | ∑   ( 4 )     W h er e    is   a  co llectio n   o f   d ata  in   clu s ter   I ,   | |   is   th e  n u m b e r   o f   d ata  in   th e  clu s ter .   ‒   C o n v er g en ce :   u n til  t h e  m a x im u m   iter atio n   lim it  is   r ea c h e d   o r   th e   ce n tr o i d   ch a n g es  o n l y   s lig h tly ,   t h is   p r o ce s s   is   r ep ea ted .   ‒   R esu lts :  f in al  ce n tr o id :  th e  ce n tr o id ’ s   u ltima te  lo ca tio n   f o r   ev er y   clu s ter .   T h e  clu s ter   lab el  is   b ased   o n   h o w  clo s e  it is   to   th e  n ea r est c lu s ter ; e ac h   d ata  p o i n t is lab eled   ac co r d i n g ly .     2 . 4 . 2 .   Clus t er ing   us i ng   f uzzy   C - m ea ns   f o r  m ultiple c rit er ia   T h e  m eth o d   k n o wn   as  FC M  was  u s ed   in   th is   s tu d y   to   g r o u p   s tu d en ts   t o g eth er   b ased   o n   ac ad em ic   an d   n o n - ac a d em ic  f ac to r s   th at   af f ec t  th eir   c h an ce s   o f   g r a d u atin g   [ 4 6 ] .   B y   u s in g   th e  s o f t  c lu s ter in g   ap p r o ac h ,   FC M  a s s ig n s   a   m em b er s h ip   lev el  to   o n e  o r   m o r e  clu s ter s   in   ad d itio n   to   p lacin g   ea ch   cr i ter io n   ab s o lu tely   in   o n e  clu s ter   [ 4 7 ] – [ 4 9 ] .   Ho w  th e  alg o r ith m   c o n tin u o u s ly   m o d if ies ce n tr o id s   an d   m e m b er s h i p   v alu es:   i)   Set u p   th e  m em b er s h ip   m atr ix   ( )   =  [ u ij ]   r an d o m ly ,   e n s u r in g   ∑  = 1 = 1   ii)   C o m p u te  clu s ter   ce n tr o i d s   in   ( 5 ) .     = ∑  . = 1 ∑  = 1   ( 5 )     iii)   Up d ate  m em b er s h i p   v alu es   ar e  u p d ated   ac co r d i n g   to   ( 6 ) .      = 1 ∑ ( | | − | | | | −   | | ) 2 − 1 = 1   ( 6 )   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t   20 26 :   3 4 7 6 - 3 4 9 1   3480   iv )   T h e   o b jectiv e  f u n ctio n   to   b e   m in im ized   is   g iv en   in   ( 7 ) .     ( ) =   ∑ ∑ ( ) . 2 ( , ( ) ) = 1 = 1   ( 7 )     v)   R ep ea t  s tep s   ii – iii   ag ain   an d   a g ain   u n til  co n v er g e n ce ,   wh ic h   m ea n s   th at  t h e  ch a n g e   in     is   less   th an   th e   k ey   v alu e .   GPA   co u r s e  co m p letio n   r ate ,   n u m b er   o f   r ep ea te d   co u r s e s ,   cr ed it  lo a d ,   atten d an ce   r a te,   ex tr ac u r r icu lar   in v o lv em e n t,  s o cio ec o n o m ic  b ac k g r o u n d ,   ag e,   an d   g en d er   ar e  s o m e  o f   th e  f ac to r s   th at   wer e  u s ed   in   th is   s tu d y .     all  v alu es  ar e  ad ju s ted   t o   f all  b etwe en   0   an d   1   u s in g   th e  m in - m a x   s ca le.     2 . 5 .    O pti m iza t io n us ing   pa rt icle  s wa rm   o ptim iza t i o n a nd   g enet ic  a lg o rit h m     C lu s ter in g   o p tim izatio n   ca n   b e  ca r r ied   o u t   u s in g   GA  an d   PS O  to   im p r o v e  th e   q u ality   o f   clu s ter in g   f in d in g s .   W h ile  PS O  m o d if ies   ce n tr o id   p lace m en ts   b ased   o n   th e  b est  p a r ticle' s   ex p er ien ce   an d   th e   b est  g lo b al   s o lu tio n ,   GA  c r ea tes  th e   o p tim al  ce n tr o i d   c o n f ig u r atio n   th r o u g h   s elec tio n ,   cr o s s o v er ,   a n d   m u tatio n   o p er atio n s .   T h e   o b jectiv e   f u n c tio n   to   b e   m in im ized   is   eith er   J m   in   FC M  o r   in er tia   in   K - m e an s .   B y   u s in g   b o th   s tr ateg ies,  th is   m eth o d   ca n   p r e v en t  lo ca l   m in im a,   th e  PS O  an d   GA  im p r o v e   clu s ter   c o h esio n   an d   d is s o ciatio n ,   an d   r esu lt in   m o r e  ef f ec tiv e  cl u s ter in g   p r o ce d u r e  o n   co m p lic ated   d atasets .   T h e  f o r m u las ar e  as  in   ( 8 )   a n d   ( 9 ) .              ( + 1 ) = . ( ) + 1 1 (   − ( ) ) + 2 2 (   − ( ) )   ( + 1 ) = ( ) + ( + 1 )   ( 8 )              = 1 (  )      ( −  )   ( 9 )       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   3 . 1 .     Da t a s et   T ab le  1   s h o ws  th at  th e  d ata  u s ed   in   th is   s tu d y   co n s is ts   o f   3 3   cr iter ia  an d   1 6   e x p er ts   wh o   p r o v id e d   ass es s m en ts   f o r   ea ch   cr iter io n .   W eig h tin g   is   g iv en   b as ed   o n   th e  lev el  o f   f ac to r s   in f lu en cin g   s tu d e n t  g r ad u atio n ,   s u c h   as  weig h ts   0 . 4 3 7 9 6   ( v er y   in f lu en tial) ,   0 . 2 1 8 9 8   ( in f lu en tial) ,   an d   0 . 1 4 5 9 9   ( less   in f lu e n tial) .   T h ese  d if f er en ce s   in   w h at  ex p er ts   ag r ee   o n   a r e  im p o r tan t  in   m u lti - cr iter ia  d ec is io n - m a k in g   b ec au s e  th ey   a d d   v alu e  to   th e  r ev iew  an d   h elp   u s   u n d er s tan d   wh y   p eo p le  h av e  d if f er en t  id ea s .   B y   u n itin g   th e  v iews  o f   th e  m ajo r ity   an d   m in o r ity ,   th e  d e cisi o n   will  b e  m o r e   co m p lete,   s tr o n g er ,   an d   o p en   to   ev er y o n e.   T ab le   2   d is p lay s   th e  o u tco m es  o f   ap p ly in g   h ig h - d im en s io n al  h a n d lin g   with   an   a u to en co d er   p r i o r   to   clu s ter in g ,   u tili zin g   two   m eth o d s :  en co d er   ( co m p r ess ed   f ea tu r es)  an d   d ec o d er   ( r ec o n s tr u ctin g   th e  o r ig in al  d ata) ,   wh ich   r ed u ce s   th e   n u m b er   o f   c r iter ia  f r o m   3 3 ,   1 6   f ea tu r es to   2   f ea tu r es.       T ab le  1 .   Data s et  o f   ass ess m en ts   f o r   ea ch   cr iter io n   Ex p e r t   C r i t 1   C r i t 2   C r i t 3   C r i t 4   C r i t 5   C r i t 6   C r i t 7   C r i t 8 . .   C r i t 3 3   1   0 . 4 3 7 9 6   0 . 2 1 8 9 8   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 2 1 8 9 8   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   2   0 . 4 3 7 9 6   0 . 2 1 8 9 8   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 2 1 8 9 8   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   3   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 2 1 8 9 8   0 . 2 1 8 9 8   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   4   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 2 1 8 9 8   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   5 . .   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 2 1 8 9 8   0 . 4 3 7 9 6   0 . 2 1 8 9 8   0 . 2 1 8 9 8   0 . 4 3 7 9 6   16   0 . 2 1 8 9 8   0 . 4 3 7 9 6   0 . 4 3 7 9 6   0 . 2 1 8 9 8   0 . 4 3 7 9 6   0 . 2 1 8 9 8   0 . 2 1 8 9 8   0 . 2 1 8 9 8   0 . 2 1 8 9 8       T ab le  2 .   Featu r e  c o m p r ess io n   r esu lts   with   au to en co d e r   N u mb e r   0   1   2   3 . .   32   La t e n t _ F e a t u r e _ 1   0 . 1 1 2 3 8 1   0 . 1 1 2 3 8 1   0 . 1 1 2 3 8 1   0 . 1 1 2 3 8 1   - 2 . 8 2 7 4 4 9   La t e n t _ F e a t u r e _ 2   0 . 8 1 6 4 5 2   0 . 8 1 6 4 5 2   0 . 8 1 6 4 5 2   0 . 8 1 6 4 5 2   - 2 . 7 2 1 4 5 8   C l u st e r   0   0   0   0   1       3 . 2 .     E lbo w   wit h  s ilh o uet t e    A  m o r e  o b jectiv e  f o u n d atio n   f o r   f ig u r in g   o u t  th e  id ea l  n u m b er   o f   clu s ter s   ca n   b e  o b tain ed   b y   co m b in in g   th e  e lb o w  tech n iq u e  with   th e  s ilh o u ette  s co r e.   T h is   co m b in atio n   e v alu ates  th e  q u ality   o f   clu s ter   cr ea tio n   b y   co n s id er i n g   th e  d eg r ee   o f   s ep ar atio n   b etwe en   clu s ter s   an d   th e  p o ten tial  f o r   o v er lap .   T h e  e lb o w   tech n iq u e  u s es th e  p atter n   o f   SS E   r ed u ctio n   t o   ascer tain   th e  o p tim al  q u an tity   o f   clu s ter s .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C o mp a r is o n   a lg o r ith ms w ith   o p timiz a tio n   fo r   clu s teri n g   mu lti - crit eria   ( I d a   Mu lya d i )   3481   3 . 2 . 1 .   E lbo w   T ab le  2   d is p lay s   th e  o u tco m es  o f   th e  SS E   co m p u tatio n   u s in g   ( 1 ) .   E v e r y   d ata  p o i n t  (  )   is   d eter m in ed ,   g r o u p e d   ac c o r d in g   to   th e  ce n tr o id   (  ) ,   an d   th e  s q u ar ed   d is tan ce   b etwe en   ea ch   d a ta  p o in t   an d   th e   ass o ciate d   ce n tr o id   ( | | − | | 2 )   is   th en   ca lcu lated .   T h e  SS E   is   th en   d eter m in ed   b y   s u m m in g   th e  s q u ar e d   d is tan ce s   o f   ea c h   p o in t   with in   ea ch   clu s ter .   On e   o f   th e   co m p u tatio n   o u tp u ts ,   f o r   in s tan ce ,   p r o d u ce d   an   SS E   v alu e  o f   3 7 1 . 9 1 1 8 9 8 .   I n   th e  f o llo win g   r o u n d ,   th is   v alu e  d r o p p e d   d r am atica lly   u n til  it  r ea ch ed   an   SS E   o f   3 2 3 . 7 7 1 5 7 7   at  k   =3 .   T h is   d ec li n e  s u g g ests   th at  th e  b est clu s ter in g   o u tco m e  is   th r ee   clu s ter s   [ 5 0 ] .     = [ 0 . 43796 , 0 . 43796 , 0 . 43796 , 0 . 43796 , 0 . 43796 , 0 . 43796 , 0 . 43796 , 0 . 43796 , 0 . 43796 , 0 . 43796 , 0 . 43796 , … ]        = [ 0 . 3384 , 0 . 3008 , 0 . 3296 , 0 . 3119 , 0 . 3097 , 0 . 3362 , 0 . 2964 , 0 . 3008 , 0 . 2853 , 0 . 2853 , 0 . 2920 , 0 . 2676 , 0 . 3163 , . . ]       | | − | | = [ ( 0 . 43796 − 0 . 3384 ) 2 + ( 43796 − 0 . 3008 ) 2 + ( 0 . 43796 − 0 . 3296 ) 2 + ( 0 . 43796 − 0 . 3119 ) 2 + ⋯ ]        = 371 . 911898       3 . 2 . 2 .   Sil ho uet t e   Sil h o u ette  is   th en   u s ed   to   p r o ce s s   th e  elb o w's  k   =3   v alu e.   Fo r   ev er y   d ata  p o in t  ,   two   v alu es  ar e  co m p u ted :   ( ) ,   wh ich   is   th e   av e r ag e  d is tan ce   to   th e   clo s est  o th er   clu s ter   u s ed   to   m ea s u r e  s ep ar atio n ,   a n d   ( )   [ 5 1 ] – [ 5 3 ] .  I n   ( 2 )   is   u s ed   to   ca lcu late  th e  s ilh o u ette  v alu e,   wh ich   r an g es  f r o m   −1   to   1 .   T h e  clu s ter ' s   q u ality   is   ev alu ated   u s in g   t h e  s ilh o u ette  s co r e ,   wh er e   a  n u m b er   n ea r   1   d en o tes  a  g o o d   cl u s ter ,   a  v alu e  n ea r   0   in d icate s   th at  th e  d ata  is   clo s e  to   th e  clu s ter   b o u n d ar y ,   an d   a  n eg ativ e  v alu e  s u g g ests   a  p o ten tial  clu s ter in g   er r o r .   T h e  to tal  s ilh o u ette  v al u e  is   ca lcu lated   b y   av er ag i n g   ea ch   d ata  s co r e.   Fin d in g   t h e   av er ag e  d is tan ce   b etwe en   m em b er s   o f   ea ch   cl u s ter   is   th e  f ir s t  s tag e  in   th i s   co m p u tatio n .   Fo r   i n s tan ce ,   clu s ter   0   h as  ten   m em b er s ,   wh ile  clu s ter   1   h as twe n ty - th r ee .   C o m p u tin g   t h e  d i s tan ce s   ( ) ,  ( ) ,   an d   ( ) .     ( ) = √ ( 0 . 43796 − 0 . 21898 ) 2 + ⋯ + ( 0 . 43796 − 0 . 21898 ) 2 = 3 . 574779     ( ) = √ ( 0 . 43796 − 0 . 21898 ) 2 + ⋯ + ( 0 . 43796 − 0 . 21898 ) 2 =6 . 8 0 3 6 6 6     ℎ   = 6 . 803666 − 3 . 574779 6 . 803666 = 0 . 266789       T ab le  3   s h o ws  th e  SS E   v alu e  d r o p p e d   f r o m   3 2 3 . 9 1 1 9   at  k   =   3   to   1 7 3 . 1 5 2 9 1   at  k   =   1 0 ,   s u g g esti n g   th at  as  th e  n u m b er   o f   clu s ter s   r is es,  th e  d is tan ce   b etwe en   d ata  p o in ts   an d   ce n tr o id s   d ec r e ases .   B u t  th e  SS E   v alu e  is   n o t  th e  o n ly   f ac to r   th at  d eter m in es  th e  o p tim al  n u m b er   o f   clu s ter s .   T h e  si lh o u et te  s co r e  r ea ch ed   its   m ax im u m   v alu e  o f   0 . 2 6 6 7 8 9   at  k   =   2 .   Fr o m   k   =   3   to   k   =   7 ,   th e  s co r e   d r o p p e d ;  it  th en   in cr ea s ed   s lig h tly   at     k   =   8   an d   k   =   9 ,   b u t  r em ain e d   b elo w  th e  p ea k   v alu e   at  k   =   2 .   T h is   d em o n s tr ates  th at  th e  o p tim al  n u m b er   o f   clu s ter s   f o r   th is   d ataset  is   k   =   2.   W ith   th e  elb o w  p o in t  ap p ar en t  at  k   =   3 ,   th e  elb o w  tech n iq u e  d em o n s tr ates  th at  th e  SS E   v alu e   f alls   as  th e   n u m b er   o f   clu s ter s   r is es.  Sin c e  th e  s ilh o u ette  s co r e  r ea c h es  its   g r ea test   v alu e  at  k   =   2 ,   k   =   2   is   th e  i d ea l n u m b e r   o f   clu s ter s   f o r   th is   d ataset.       T ab le  3 .   R esu lt o f   elb o w  an d   s ilh o u ette  av er ag e   k   I n e r t i a   ( S S E)   S i l h o u e t t e   sc o r e   2   3 7 1 . 9 1 1 9   0 . 2 6 6 7 8 9   3   3 2 3 . 7 7 1 5 8   0 . 1 9 6 3 4 1   4   2 9 0 . 6 5 4 9 2   0 . 1 8 9 4 5 5   5 ..   2 6 5 . 1 0 6 4 8   0 . 1 8 3 1 5 5   10   1 7 3 . 1 5 2 9 1   0 . 1 5 2 5 4 9       3 . 3 .     Clus t er   a lg o ri t hm s   T h is   s tu d y   em p lo y s   an   u n lab el ed   d ata  clu s ter in g   tech n iq u e  to   clu s ter   a  m u lti - cr iter ia  d ataset  b ased   o n   s im ilar ity   p atter n s .   I t  also   co m p ar es  s ev er al  clu s ter in g   tech n iq u es,  in clu d i n g   K - m ea n s ,   FC M,   K - m ed o id s ,   DB S C AN,   an d   s p ec tr al   clu s ter in g   [ 5 4 ] – [ 5 6 ] .   T h e   co m p ar is o n   aim s   to   i d en tify   th e   b est  w ay   to   cr ea te   p r ec is e   an d   s ig n if ican t c lu s ter s .     3 . 3 . 1 .   K - m ea ns   T h e  v alu e  o f   k   i s   d et er m in e d   b y   s e le ct in g   th e   o p tim al   c l u s ter   u s in g   th e  h y b r id   e l b o w - s ilh o u et te   m eth o d   ap p l ied   to   K - Me an s ,   as   i llu s tr a te d   in   Fi g u r e   2 .   T h e  K - m e an s   a lg o r i th m   r e s o lu t i o n   p r o c e s s   co n s i s t s   o f   f iv e  s t ag e s .   T ab le  4   s h o w s   th e  in i t ia l  s ta g e  o f   r an d o m l y   d et er m in in g   th e  c en tr o id   [ 5 7 ] – [ 5 9 ] ,  wh e r e  th e   d ata   i s   t ak en   f r o m   T ab le   1 .   T ab l e  5 .   s h o wn   E u cl id e an   d i s t an c e  to   in i t ial   c en t r o id ,   t w o   in it ia l  ce n tr o i d s   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t   20 26 :   3 4 7 6 - 3 4 9 1   3482   ( clu s ter   0 ,   c lu s te r   1 )   ar e  s h o wn   in   r o w s   ( 0 ,   1 ) .   On e  o f   th e  d a ta 's   f ea tu r e s   i s   co lu m n   ( 0 . . . 1 5 ) .   As   a   r e s u lt ,   ev er y   ce n tr o id   p o s s e s s e s   m u l t id im en s io n a l c o o r d in at e s   b a s e d   o n   E u cl id e an   d is ta n ce   in   ( 1 ) .   I n   co m p a r is o n   to   C 1 ,   th e  d is tan ce   b etwe en   all  d ata  ( cr iter i a  1 – 3 3 )   an d   ce n tr o id   C 0   is   th e  s h o r test .   T h is   in d icate s   th at  all  o f   t h e  d ata  will  p r o b a b ly   b e  p lace d   i n   clu s ter   C 0   d u r in g   th e   f ir s t  cl u s ter in g   cy cle.   T h e   clu s ter in g   r esu lts ,   wh ich   s h o w  two   clu s ter s — clu s ter   0   with   1 0   m em b e r s   an d   clu s ter   1   with   2 3   m em b er s — ar e   s h o wn   in   T ab le  6 .   T h e   m em b e r   r eq u ir e m en ts   ar e  d is p lay e d   f o r   ea ch   clu s ter .     , ( 0 1 ) = √ ( 0 . 474039 − ( − 0 . 2061 ) ) 2 + ( 0 . 776439 − ( − 0 . 33758 ) ) 2 + ( 0 . 353666 − ( − 0 . 15377 ) ) 2 + ⋯     ( 0 , 1 ) = 2 . 083304           Fig u r e  2 .   E l b o w  an d   s ilh o u ett e  v is u aliza tio n       T ab le  4 .   I n itial  ce n tr o id   C l u s t e r   0   1   2   3   4   5   6   7   8 . .   15   C l u s t e r   0   0 . 4 7 4 0 3 9   0 . 7 7 6 4 3 9   0 . 3 5 3 6 6 6   0 . 8 3 4 4 4 6   0 . 3 4 1 3 2 5   0 . 4 8 1 0 7 7   1 . 2 1 6 4 5 9   1 . 1 4 0 7 4 1   1 . 3 8 9 4 8 3   - 0 . 0 4 1 5 3   C l u st e r   1   - 0 . 2 0 6 1   - 0 . 3 3 7 5 8   - 0 . 1 5 3 7 7   - 0 . 3 6 2 8   - 0 . 1 4 8 4   - 0 . 2 0 9 1 6   - 0 . 5 2 8 9   - 0 . 4 9 5 9 7   - 0 . 6 0 4 1 2   0 . 0 1 8 0 5 7       T ab le  5 .   E u clid ea n   d is tan ce   to   in itial c en tr o id   C r i t e r i a   C e n t r o i d   0   C e n t r o i d   1   C r i t 1   2 . 0 8 3 3 0 4   5 . 7 9 3 3   C r i t 2   3 . 1 1 2 8 2 3   5 . 6 6 6 3 1 7   C r i t 3   2 . 8 1 9 3 3 3   5 . 6 2 3 0 0 8   C r i t   4   . .   2 . 0 9 1 7 5 3   5 . 6 8 6 9 4 8   C r i t   3 3   6 . 5 2 0 2 0 7   3 . 5 5 2 6 4       T ab le  6 .   C lu s ter   m em b e r s h i p   o f   K - m ea n s   C l u st e r   To t a l   mem b e r   ( n )   C r i t e r i a   C0   10   0 ,   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   9   C1   23   1 0 , 1 1 ,   1 2 ,   1 3 ,   1 4 ,   1 5 ,   1 6 ,   1 7 ,   1 8 ,   1 9 ,   2 0 ,   2 1 ,   2 2 ,   2 3 ,   2 4 ,   2 7 ,   2 8 ,   3 0 ,   3 1 ,   3 2       3 . 3 . 2 .   F uzzy   C - m ea ns   T h e  clu s ter in g   p r o ce d u r e  in   FC M  g en er ates  m u ltip le  p r im ar y   o u tp u ts   th at  d ep ict  th e   g en er ate d   clu s ter   s tr u ctu r e.   E ac h   d ata  p o in t' s   m em b er s h ip   m atr ix   ( ) ,   clu s ter   ce n tr o id   v alu es,  o b jectiv e  f u n ctio n   v alu es,   an d   clu s ter   lab els ar e  am o n g   t h ese  o u tp u ts   [ 6 0 ] – [ 6 5 ] .   i)   Me m b er s h ip   m atr ix   ( ) :  t h e  m em b er s h ip   m atr ix   ( )   f o r   3 3   d ata  p o in ts   in   th e  FC M   alg o r ith m ,   in d icatin g   th e  m em b er s h i p   lev els  to war d   two   clu s ter s ,   i s   d is p lay ed   in   T ab le  7 .   C lu s ter _ 0   h as  a  m em b er s h ip   o f   0 . 7 7 8 3 0 3   f o r   d ata  p o in t  0 ,   wh ile  clu s ter _ 1   h as  a  m em b er s h ip   o f   0 . 2 2 1 6 9 7 ,   s u g g esti n g   a   g r ea ter   co r r elatio n   with   clu s ter _ 0 .   Fo r   d ata  p o in t  3 2 ,   clu s ter _ 0   is   0 . 3 2 3 1 0 5 ,   an d   clu s ter _ 1   is   0 . 6 7 6 8 9 5 ,  s u g g esti n g   a  s tr o n g er   co r r elat io n   with   clu s ter _ 1   [ 6 6 ] .   E ac h   co lu m n   s u m s   to   1 ,   an d   d ef u zz if icatio n   is   u s ed   to   d eter m in e   th e   f in al   clu s ter   lab el:  lab el   0   if   clu s t er _ 0   m em b er s h i p   is   h ig h er ,   an d   lab el   1   if   clu s ter _ 1   m em b e r s h ip   is   h ig h e r .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C o mp a r is o n   a lg o r ith ms w ith   o p timiz a tio n   fo r   clu s teri n g   mu lti - crit eria   ( I d a   Mu lya d i )   3483   T ab le  7 .   Me m b er s h ip   ( )   an d   lab el   C l u st e r   0   1   2   3   4   5   32   C l u st e r _ 0   0 . 7 7 8 3 0 3   0 . 7 1 4 7 8 5   0 . 7 3 5 5 8 5   0 . 7 7 6 1 4 9   0 . 6 9 8 8 7 3   0 . 7 3 7 6 3 1   0 . 3 2 3 1 0 5   C l u st e r _ 1   0 . 2 2 1 6 9 7   0 . 2 8 5 2 1 5   0 . 2 6 4 4 1 5   0 . 2 2 3 8 5 1   0 . 3 0 1 1 2 7   0 . 2 6 2 3 6 9   0 . 6 7 6 8 9 5   La b e l   0   0   0   0   0   0   1       ii)   C lu s ter   ce n tr o id s :  t h e  weig h te d   s u m   o f   F1   v alu es,  b ased   o n   th e  s q u ar e  o f   t h e  m e m b er s h i p   d e g r ee s ,   is   d iv id ed   b y   t h e  to tal  s q u a r e  o f   th e  m em b er s h i p s .   T o   d eter m i n e  th e  ce n tr o id   v alu e  o f   clu s te r _ 0   f o r   f ea tu r e   F1   in   FC M  ( m   =   2 ) .   T h e  f u zz y   weig h ted   av e r ag e  o f   F1   in   clu s ter _ 0   is   r ep r esen ted   b y   th e   r esu ltin g   ce n tr o id   v al u e  0 . 2 7 5 2 7 2 .     0 . 1 = ( ( 0 . 90 3 0 ) 2 × 0 . 4 3 7 96 ) + ( ( 0 . 0 97 0 ) 2 × 0 . 2 1 8 98 ) + ⋯ + ( ( 0 . 90 3 ) 2 × 0 . 4 3 7 96 ) ( 0 . 90 3 0 ) 2 + ( 0 . 90 3 ) 2 + ⋯ + ( 0 . 0 97 ) 2 =   0 . 275272       T ab le  8   p r esen ts   th e   ce n tr o id   v alu es  o f   th e   two   clu s ter s   d e r iv ed   b y   f u zz y   C - m ea n s .   E ac h   n u m b er   f r o m   F1   to   F1 6   d e n o tes  th e  f u zz y   weig h ted   av er a g e  o f   ea ch   f ea tu r e  in   a  class if icatio n .   C lu s ter _ 0   ex h ib its   ce n tr o id   v al u es  th at  ar e  p r ed o m in an tly   p o s itiv e,   in clu d in g   F1   =   0 . 2 7 5 2 7 2   an d   F4   =   0 . 4 5 4 9 5 9 .   T h is   s ig n if ies  th at  th e  d ata  in s id e  t h is   clu s ter   ar e  c o m p ar ati v ely   ab o v e   av er ag e ,   ass u m in g   th e  d ata  h av e   b ee n   n o r m alize d .   C o n v er s ely ,   clu s ter _ 1   ex h ib its   a  p r ed o m in an t  n eg ativ e  ce n tr o i d   v a lu e,   s u ch   as    F1   =   - 0 . 2 1 0 5 5   an d   F4   =   - 0 . 3 5 0 1 7 .   T h is   s ig n if ies th at  th e  d at a  with in   th is   clu s ter   is   s u b p ar .         T ab le  8 .   C en tr o id   clu s ter   C l u st e r   F1   F2   F3   F4   F 5   …   F 1 6   C l u st e r _ 0   0 . 2 7 5 2 7 2   0 . 4 3 7 3 5 5   0 . 1 9 9 1 4 5   0 . 4 5 4 9 5 9   0 . 1 4 7 7 5 4   0 . 0 1 6 0 6 1   C l u st e r _ 1   - 0 . 2 1 0 5 5   - 0 . 3 2 5 1 1   - 0 . 1 5 8 0 5   - 0 . 3 5 0 1 7   - 0 . 0 9 5 9 3   - 0 . 0 7 2 7 9       iii)   T h e  o b jectiv e  f u n ctio n   v al u e :  T ab le  9   s h o ws  th at   t h e  f u zz y   C - m ea n s ’   o b jectiv e   f u n ctio n   v alu e  d r o p p ed   f r o m   3 0 9 . 6 7 2 2 2 2   in   th e  f ir s t  iter atio n   to   2 6 4 . 2 4 2 7 2 4   in   th e  s ec o n d ,   d em o n s tr atin g   n o tab le   im p r o v em e n ts   in   th e  m em b er s h ip   m atr ix   ( )   an d   ce n tr o id   ad j u s tm en ts .   T h e  v alu e   d ec lin e  s lo wed   an d   s tab ilized   af ter   th e   th ir d   iter atio n .   I ts   v alu e  r ea ch ed   2 5 9 . 3 5 2 4 1 9   at  iter atio n   3 3 ,   s u g g esti n g   th at  th e   o p tim izatio n   p r o ce s s   h as  s tab ilized   an d   th e  al g o r ith m   is   alm o s t c o n v er g en t.       T ab le  9 .   I ter atio n   an d   o b jectiv e  f u n ctio n   I t e r a t i o n   O b j e c t i v e   f u n c t i o n   ( Jm)   1   3 0 9 . 6 7 2 2 2 2   2   2 6 4 . 2 4 2 7 2 4   3   2 6 3 . 3 4 8 5 7 4   4   2 6 2 . 8 2 7 0 3 3   5…   2 6 2 . 2 9 1 9 5 4   33   2 5 9 . 3 5 2 4 1 9       T h e  o b jectiv e  f u n ctio n   ( )   is   d e ter m in ed   b y   s u m m in g   th e   E u c lid ea n   d is tan ce   ( )   f o r   ea c h   r o w  an d   th e   m em b er s h ip   m atr i x   ( )   ac co r d in g   to   ( 5 ) .   T h is   p r o ce d u r e  is   ex ec u ted   f o r   all  d ata  a n d   all  clu s ter s .   T h e  cu m u lativ e  f in d in g s   y ield   a   to t al  o b jectiv e  f u n ctio n   v alu e  o f   3 0 9 . 6 7 2 2 2 2   in   th at  iter atio n .       =   ( 0 . 778303 ) 2     ( 0 . 43796   −   0 . 275272 )   2   +   ( 0 . 221697 ) 2     ( 0 . 21898 − (   − 0 . 21055 ) ) 2   +   . . )   = 309 . 672222       iv )   L ab el  clu s ter :  T ab le  1 0   p r esen ts   th e  co n clu s iv e  o u tco m es  o f   d ata  clu s ter in g   em p lo y in g   FC M   s u b s eq u en t   to   th e  d e f u zz if icatio n   p r o ce d u r e.   C lu s ter   C 0   co m p r is es  1 0   d ata  p o in ts   ( in d ices  0 – 9 ) ,   r e p r esen tin g   th e   d ata  with   th e  h ig h est  af f iliatio n   to   C lu s ter _ 0 .   C lu s ter   C 1   c o m p r is es  2 3   d ata  p o in ts   ( in d ices  1 0 – 2 4 ,   2 7 ,   2 8 ,   3 0 ,   3 1 ,   an d   3 2 ) ,   ex h ib itin g   a  g r ea ter   af f in ity   f o r   C lu s ter _ 1 .       T ab le  1 0 .   C lu s ter   m em b er s h ip   o f   f u z zy   C - m ea n s   C l u st e r   To t a l   mem b e r   ( n )   C r i t e r i a   C0   11   0 ,   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   9 , 1 5   C1   22   1 0 , 1 1 ,   1 2 ,   1 3 ,   1 4 ,   1 6 ,   1 7 ,   1 8 ,   1 9 ,   2 0 ,   2 1 ,   2 2 ,   2 3 ,   2 4 ,   2 7 ,   2 8 ,   3 0 ,   3 1 ,   3 2     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 2 5 2 - 8 9 3 8   I n t J Ar tif   I n tell ,  Vo l.  15 ,   No .   4 ,  Au g u s t   20 26 :   3 4 7 6 - 3 4 9 1   3484   W ith   1 1   d ata  p o in ts   in   clu s ter   C 0   an d   2 2   in   clu s ter   C 1 ,   T a b le  1 1   d em o n s tr ates  th at  b o th   K - m ea n s   an d   FC M   g en er ate  th e  s am e  clu s ter   s tr u ctu r e.   T h e  p r i m ar y   d is tin ctio n   lies   in   th e  ass ig n m en t   m ec h an is m :   FC M  u s e s   s o f t  as s ig n m en t,  wh ich   allo ws  d ata  p o in ts   to   h av e  m em b er s h i p   v alu es  in   m u ltip le  clu s ter s   s im u ltan eo u s ly ,   m ak i n g   it  m o r e  ap p r o p r iate  f o r   d ata  with   am b ig u o u s   clu s ter   b o u n d ar ie s ,   wh er ea s   K - m ea n s   u tili ze s   h ar d   ass ig n m en t.       T ab le  1 1 .   A n aly s is   co m p ar is o n   h y b r id   elb o w+   s ilh o u ette ,  K - m ea n s ,   an d   FC M   C o m p a r i so n   C l u st e r   N u mb e r   o f   m e m b e r s   C r i t e r i a   H y b r i d   e l b o w   +   si l h o u e t t e   +   K - m e a n s   C0   10   0 ,   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   9   C1   23   1 0 , 1 1 ,   1 2 ,   1 3 ,   1 4 ,   1 5 ,   1 6 ,   1 7 ,   1 8 ,   1 9 ,   2 0 ,   2 1 ,   2 2 ,   2 3 ,   2 4 ,   2 7 ,   2 8 ,   3 0 ,   3 1 ,   3 2   H y b r i d   e l b o w   +   si l h o u e t t e   +   f u z z y   C - mea n s   C0   11   0 ,   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   9 ,   1 5   C1   22   1 0 , 1 1 ,   1 2 ,   1 3 ,   1 4 ,   1 6 ,   1 7 ,   1 8 ,   1 9 ,   2 0 ,   2 1 ,   2 2 ,   2 3 ,   2 4 ,   2 7 ,   2 8 ,   3 0 ,   3 1 ,   3 2       T h is   s tu d y   clar if ies  th e   f ac to r s   th at  af f ec t  s tu d en t  g r ad u ati o n   in   ter m s   o f   eth ics  an d   ju s tice.   T wo   clu s ter s   ar e  p r o d u ce d   b y   th is   s tu d y :  cl u s ter   1   ( in f l u en tial  n o n - ac ad em ic  c r iter ia)   a n d   clu s ter   0   ( v er y   i n f lu en tial   ac ad em ic  cr iter ia) .   Dem o g r a p h ic  an d   s o cio ec o n o m ic  f ac to r s   ar e  p o s itio n ed   as  s u p p lem en tar y   s ettin g s   r ath er   th an   as th e  p r im a r y   f o u n d atio n   f o r   clu s ter in g   o r   d eter m in in g   a  cr iter ia .     3 . 4 .     Dept h o f   co m pa riso n us ing   K - m edo ids ,   DB SCAN,   s pect ra l c lus t er ,   G M M ,   a nd   DL   T a b le   1 2   s h o ws   t h e   r es u lts   o f   t h e   c o m p a r is o n   a n al y s is   o f   K - m ea n s ,   FC M,   K - m e d o id s ,   DB SC AN,   a n d   Sp e ct r al   wit h   th e  e lb o w + s il h o u et te  h y b r id .   K - m ea n s ,   FC M ,   GM M,   a n d   DL   c lu s te r i n g   m et h o d s   y i el d   t h e  s a m e   r es u lts :  a  s m a ll   cl u s t e r   C 0   a n d   a   l ar g e   cl u s te r   C 1 .   Fo r   c en tr o id - b ase d   te c h n iq u es,   t h e   d at as et  s tr u ct u r e  is   q u it e   o b v io u s .   A  m o r e   e q u al   d is t r i b u ti o n   o f   K - m ed o id s   s h i f ts   s o m e  d a ta   f r o m   th e   b ig   cl u s te r   t o   C 0 ,   s t r e n g t h e n i n g   its   r esis ta n c e   t o   o u t lie r s .   Sp ec tr al   cl u s t er i n g   wit h   i n v e r te d   clu s te r s   e m p h asiz es   d at a   s i m il ar i ty   a n d   g l o b a l   co n n e cte d n ess   [ 6 7 ] – [ 7 1 ] .  D B SC AN  g e n e r a tes   a   l ar g e   n u m b e r   o f   m in o r   cl u s t er s   t h at   ar e  n o t   d i r ec tl y   co m p a r a b le   t o   tw o   m a jo r   cl u s t er s   b u t   a r e  u s e f u l   f o r   d e tec ti n g   o u tli er s   a n d   lo ca l  d e n s i ty   s t r u c tu r es   [ 7 2 ] – [ 7 6 ] .   Usi n g   th e  K - m ea n s ,   FC M,   K - m ed o id s ,   DB SC AN,   s p ec tr al   clu s ter in g ,   GM M,   an d   DL   a lg o r ith m s   b ased   o n   th e  d is tan ce   o f   d at a  to   th e  ce n tr o id   an d   th e  d is tan ce   b etwe en   ce n tr o id s ,   Fig u r e  3   illu s tr ates  th e   d if f er en ce s   b etwe en   th e  h y b r i d   elb o w  an d   s ilh o u ette.   K - m e an s ,   f u zz y   C - m ea n s ,   GM M,   an d   DL   clu s ter in g   ar e  th e  m o s t  s tr aig h tf o r war d   m eth o d s .   T h e   ce n tr o i d s   ar e  q u ite  clea r ly   s ep ar ate d   in   a ll  f o u r   tec h n iq u es .   No n eth eless ,   GM M  an d   K - m e an s   ap p ea r   to   b e   th e   m o s t  p r a ctica l  o p tio n s   if   we  m u s t  s elec t  th e  m o s t  v is u ally   s tab le,   as  th ey   y iel d   two   c o m p ar ativ ely   d is tin ct  an d   f air l y   ex p licab le  g r o u p s .   Fo llo win g   a   c o m p ar is o n   o f   ea ch   alg o r ith m ' s   clu s ter in g   p er f o r m an ce   in   T ab le  1 2 ,   a  cr iter io n   s elec tio n   tech n iq u e  was  a p p lied   to   i d en tify   th e   m o s t  in f lu en tial   f ac to r s .   T h e   Sh ap ley   ad d itiv e   ex p lan atio n s   ( SHAP)  m eth o d   was  u s ed   to   ev alu ate   th e   s ig n if ican ce   o f   th ese  f ac t o r s   in   s h ap in g   clu s ter in g   o u tco m es.       T ab le  1 2 .   C o m p ar is o n   a n aly s is   o f   K - m ea n s ,   FC M,   K - m ed o i d s ,   DB SC AN,   s p ec tr al,   GM M ,   an d   DL   with   elb o w  +  s ilh o u ette   C o m p a r i so n   C l u st e r   N u mb e r   o f   memb e r s   C r i t e r i a   H y b r i d   e l b o w   +   si l h o u e t t e   +  K - m e a n s   C0   10   0 ,   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   9   C1   23   1 0 , 1 1 ,   1 2 ,   1 3 ,   1 4 ,   1 5 ,   1 6 ,   1 7 ,   1 8 ,   1 9 ,   2 0 ,   2 1 ,   2 2 ,   2 3 ,   2 4 ,   2 5 ,   2 6 ,   2 7 ,   2 8 ,   3 0 ,   3 1 ,   3 2   H y b r i d   e l b o w   +   si l h o u e t t e   +   F u z z y   C - m e a n s   C0   11   0 ,   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   9 ,   1 5   C1   22   1 0 , 1 1 ,   1 2 ,   1 3 ,   1 4 ,   1 6 ,   1 7 ,   1 8 ,   1 9 ,   2 0 ,   2 1 ,   2 2 ,   2 3 ,   2 4 ,   2 5 ,   2 6 ,   2 7 ,   2 8 ,   3 0 ,   3 1 ,   3 2   H y b r i d   e l b o w   +   si l h o u e t t e   +  K - m e d o i d s   C0   22   0 , 1 , 2 , 3 , 5 , 8 , 1 0 , 1 1 , 1 3 , 1 5 , 1 6 , 1 9 , 2 0 , 2 2 , 2 3 , 2 4 , 2 5 , 2 6 , 2 8 , 2 9 , 3 1 , 3 2   C1   11   4 , 6 , 7 , 9 , 1 2 , 1 4 , 1 7 , 1 8 , 2 1 , 2 7 , 3 0   H y b r i d   e l b o w   +   si l h o u e t t e   +   s p e c t r a l   c l u s t e r i n g   C0   32   1 0 ,   1 1 ,   1 2 ,   1 3 ,   1 4 ,   1 5 ,   1 6 ,   1 7 ,   1 8 ,   1 9 ,   2 0 ,   2 1 ,   2 2 ,   2 3 ,   2 4 ,   2 5 ,   2 6 ,   2 7 ,   2 8 ,   2 9 ,   3 0 ,   3 1 ,   3 2   C1   10   0 ,   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   9   H y b r i d   e l b o w   +   si l h o u e t t e   +   D B S C A N   3 2   c l u s t e r s  a r e   f o r me d ,   w i t h   c l u st e r   6   h a v i n g   t w o   c r i t e r i a — 6   a n d   7 .   H y b r i d   e l b o w   +   si l h o u e t t e   +   G M M   C0   10   0 ,   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   9   C1   23   1 0 , 1 1 ,   1 2 ,   1 3 ,   1 4 ,   1 5 ,   1 6 ,   1 7 ,   1 8 ,   1 9 ,   2 0 ,   2 1 ,   2 2 ,   2 3 ,   2 4 ,   2 5 ,   2 6 ,   2 7 ,   2 8 ,   3 0 ,   3 1 ,   3 2   H y b r i d   e l b o w   +   si l h o u e t t e   +   DL   C0   10   0 ,   1 ,   2 ,   3 ,   4 ,   5 ,   6 ,   7 ,   8 ,   9   C1   23   1 0 , 1 1 ,   1 2 ,   1 3 ,   1 4 ,   1 5 ,   1 6 ,   1 7 ,   1 8 ,   1 9 ,   2 0 ,   2 1 ,   2 2 ,   2 3 ,   2 4 ,   2 5 ,   2 6 ,   2 7 ,   2 8 ,   3 0 ,   3 1 ,   3 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ar tif   I n tell     I SS N:   2252 - 8 9 3 8       C o mp a r is o n   a lg o r ith ms w ith   o p timiz a tio n   fo r   clu s teri n g   mu lti - crit eria   ( I d a   Mu lya d i )   3485       Fig u r e  3 .   C o m p a r is o n   o f   h y b r i d   elb o w+ s ilh o u ette  u s in g  K - m ea n s ,   FC M,   K - m ed o id s ,  s p ec tr al  clu s ter in g ,  DB S C AN,   GM M,   an d   DL   clu s ter in g       T h e  r a n g e   o f   in f lu e n ce   f r o m   s tr o n g   to   lo w  is   illu s tr a ted   in   Fig u r e   4 .   K - m ea n s   is   q u ick ,     m em o r y - ef f icien t,  a n d   s till   g e n er ates  two   clu s ter s ,   T ab le  1 3   d em o n s tr ates  th at  it  is   th e  m o s t  b alan ce d   m eth o d .   Alth o u g h   FC Me an   is   f aster   th an   K - m ea n s ,   it  u s es  a  litt le  m o r e  m em o r y .   B ec au s e  DB SC A N  ca n   o n ly   cr ea te   a   s in g le  clu s ter   with   th e  g iv e n   p ar am eter s ,   it  is   n o t  a d v is ed .   W h ile  K - m ed o id s   is   s till   u s ef u l  b u t  n ee d s   f u r th er   clu s ter   q u ality   ass ess m en t,  s p ec tr al  clu s ter in g   is   less   ef f ec tiv e  f o r   lar g e  d ata.           Fig u r e  4 .   Featu r e   im p o r ta n ce   r an k in g   SHAP   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.