Hierarchical Clustering data points-এর মধ্যে একটি hierarchy of clusters তৈরি করে।

K-Means-এর মতো শুধু final cluster assignment না দিয়ে, এটি দেখাতে পারে কোন clusters একে অপরের সাথে কতটা related।

Core Idea

ধরুন চারটি customer:

A
B
C
D

A এবং B খুব similar।

C এবং D-ও similar।

Hierarchical clustering হয়তো প্রথমে তৈরি করবে:

A + B

C + D

তারপর eventually:

(A,B) + (C,D)

এই merge history একটি tree structure দিয়ে represent করা যায়।

Agglomerative Clustering

সবচেয়ে common hierarchical clustering approach হলো Agglomerative।

এটি bottom-up approach।

শুরুতে প্রতিটি data point নিজেই একটি cluster।

A   B   C   D

তারপর সবচেয়ে similar দুইটি cluster merge হয়।

(A,B)   C   D

তারপর:

(A,B)   (C,D)

সবশেষে:

(A,B,C,D)

একটি বড় cluster হতে পারে।

Divisive Clustering

Divisive হলো opposite approach।

এটি top-down।

শুরুতে:

সব data
→ One cluster

তারপর repeatedly split করা হয়।

One Cluster
↓
Two Clusters
↓
Four Clusters
...

Agglomerative approach বেশি commonly used।

Dendrogram

Hierarchical clustering-এর result visualise করার জন্য Dendrogram ব্যবহার করা হয়।

Conceptually:

______ A
      ___|
     |    |______ B
 ____|
     |      _____ C
     |_____|
           |_____ D

যে points বা clusters কম height-এ merge করে, তারা generally বেশি similar।

Cluster Number কীভাবে পাব?

Dendrogram-এর একটি particular height-এ horizontal cut করলে final cluster number পাওয়া যায়।

উদাহরণ:

Higher cut
→ Few large clusters

Lower cut
→ More small clusters

এ কারণে hierarchical clustering-এর একটি advantage হলো শুরুতেই exact K specify না করেও hierarchy examine করা যায়।

Linkage

সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন:

দুইটি cluster-এর মধ্যে distance কীভাবে measure করব?

এর উত্তর দেয় Linkage Method।

Single Linkage

দুই cluster-এর সবচেয়ে কাছের দুই point-এর distance।

Cluster A ← nearest pair → Cluster B

Benefit:

Irregular shape capture করতে পারে

Problem:

Chaining effect

হতে পারে।

Complete Linkage

দুই cluster-এর সবচেয়ে দূরের pair-এর distance consider করে।

এটি তুলনামূলক compact clusters তৈরি করতে পারে।

Average Linkage

দুই cluster-এর সব pairwise distance-এর average ব্যবহার করে।

Single এবং Complete-এর মাঝামাঝি behavior পাওয়া যায়।

Ward Linkage

Ward method এমন merge prefer করে যাতে cluster-এর within-cluster variance সবচেয়ে কম increase করে।

Compact clusters-এর জন্য এটি খুব popular।

Different Linkage → Different Result

একই dataset-এ:

Single
Complete
Average
Ward

different clustering result দিতে পারে।

তাই linkage choice গুরুত্বপূর্ণ।

Limitations

  • large dataset-এ computationally expensive হতে পারে

  • distance metric sensitive

  • scaling গুরুত্বপূর্ণ

  • linkage selection result change করতে পারে

  • outliers hierarchy distort করতে পারে

Interview-ready Explanation

Hierarchical Clustering creates a hierarchy of clusters.

Agglomerative clustering starts with each observation as
its own cluster and repeatedly merges the closest clusters.

Divisive clustering starts with one large cluster and
repeatedly splits it.

A dendrogram visualizes the hierarchy, and the number of
clusters can be selected by cutting the dendrogram at a
chosen level.

The result depends strongly on the linkage method,
such as single, complete, average, or Ward linkage.