K-Means聚類分析對(duì)2016賽季中超各隊(duì)進(jìn)攻能力的研究

張忠德，董 健，柏延洋，王立峰，張 偉，王

（1.山東魯能軟件技術(shù)有限公司，山東 濟(jì)南 250101；2.國網(wǎng)山東省電力公司魯能體育文化分公司，山東 濟(jì)南 250003；3.北京體育大學(xué)，北京 100084；4.國網(wǎng)山東省電力公司，山東 濟(jì)南 250001）

現(xiàn)代足球發(fā)展的一個(gè)重要特點(diǎn)是攻守矛盾日益突出，攻防轉(zhuǎn)換快、勝負(fù)往往發(fā)生在一瞬間，同時(shí)各隊(duì)普遍實(shí)行全場緊逼的防守策略，使得進(jìn)攻遇到了越來越大的阻力，如何評(píng)價(jià)并提升進(jìn)攻能力是各隊(duì)面臨的重要課題。在評(píng)價(jià)進(jìn)攻能力方面，聚類分析是一種基于數(shù)據(jù)自身信息來對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的方法，可以實(shí)現(xiàn)將數(shù)據(jù)合理的分成若干類，使類別內(nèi)部的差異盡可能小，類別間的差異盡可能大，在體育領(lǐng)域中，國內(nèi)學(xué)者普遍采用聚類分析對(duì)世界杯、歐洲杯等世界大賽各參賽隊(duì)進(jìn)攻或防守能力的綜合評(píng)價(jià)，但對(duì)中超聯(lián)賽進(jìn)攻能力的評(píng)價(jià)研究較少。本文采用K-Means聚類分析的方法，對(duì)2016賽季中超聯(lián)賽中各隊(duì)的射門、射正、射正率、角球、傳中、全場控球率、在對(duì)方半場的控球率、傳球、傳球成功率、向前傳球、向前傳球成功率、向前傳球占比、進(jìn)入對(duì)方前場、進(jìn)入對(duì)方禁區(qū)等14項(xiàng)進(jìn)攻指標(biāo)進(jìn)行綜合分析和評(píng)價(jià)，以探討量化評(píng)價(jià)中超各隊(duì)進(jìn)攻能力的方法，為提升我國的足球水平提供科學(xué)依據(jù)和重要參考。

1 研究對(duì)象與方法

本文主要采用文獻(xiàn)資料法、錄像統(tǒng)計(jì)法、數(shù)理統(tǒng)計(jì)法、邏輯分析法，對(duì)參加2016賽季中超聯(lián)賽的16支球隊(duì)共計(jì)240場比賽中的射門、射正、射正率、角球、傳中、全場控球率、在對(duì)方半場的控球率、傳球、傳球成功率、向前傳球、向前傳球成功率、向前傳球占比、進(jìn)入對(duì)方前場、進(jìn)入對(duì)方禁區(qū)等14項(xiàng)進(jìn)攻指標(biāo)進(jìn)行研究。

2 數(shù)據(jù)處理

2.1 統(tǒng)計(jì)方法原理

K-Means聚類法又叫快速聚類法，可用于大量數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析的情況，它是一種非分層的聚類方法，先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初始分類，然后逐步調(diào)整，得到最終分類。

2.2 K-Means聚類分析計(jì)算過程

（1）首先確定需要聚類的類別數(shù)據(jù)，根據(jù)球隊(duì)綜合實(shí)力，筆者指定了3個(gè)類別，迭代次數(shù)為10；由于14項(xiàng)指標(biāo)數(shù)據(jù)差異較大，因此將原始數(shù)據(jù)做標(biāo)準(zhǔn)化處理；（2）通過SPSS22.0統(tǒng)計(jì)軟件確定3個(gè)類別的原始類中心；（3）逐一計(jì)算各案例到各類別中心點(diǎn)的距離，將各案例按照距離最近的原則歸入各個(gè)類別，并計(jì)算各類別的新中心點(diǎn)；（4）按照新的中心位置，重新計(jì)算各案例距離新的類別中心點(diǎn)的距離，并重新進(jìn)行歸類、更新類別中心點(diǎn)；（5）重復(fù)步驟4，直到達(dá)成一定的收斂標(biāo)準(zhǔn)或者達(dá)到事先指定的迭代次數(shù)為止。

2.3 K-Means聚類分析的數(shù)據(jù)處理過程

2.3.1 初始類中心 表1是SPSS指定的初始類中心，基于足球比賽分析對(duì)球隊(duì)實(shí)力（上游、中游、下游）的常規(guī)劃分，本文指定了3個(gè)初始類中心點(diǎn)。

2.3.2 迭代過程中類中心的變化量 表2 為K-Means聚類分析的迭代歷史記錄表，從表中可知共進(jìn)行了3次迭代后類中心點(diǎn)沒有發(fā)生變化，迭代完成。

2.3.3 最終類別中心點(diǎn) 表3為K-Means聚類分析的最終類中心點(diǎn)表，與表1對(duì)比可知，聚類中心點(diǎn)的位置發(fā)生了變化，這表明在迭代過程中中心點(diǎn)位置發(fā)生了轉(zhuǎn)移。

2.3.4 最終類別中心點(diǎn)之間的距離 表4 為K-Means聚類分析的最終類中心點(diǎn)之間的距離表，從表中顯見，距離最大的是類別1和類別2，距離最小的是類別2和類別3。

2.3.5 進(jìn)攻各項(xiàng)指標(biāo)之間的方差分析表5 為K-Means聚類分析形成后各項(xiàng)進(jìn)攻指標(biāo)之間的方差分析表。從表中可見，除了射正率這一指標(biāo)外，其余13項(xiàng)指標(biāo)在P＜0.01水平上存在顯著性差異，說明進(jìn)攻綜合能力的差異體現(xiàn)在這13個(gè)指標(biāo)中，將樣本分為5類的K-Means的聚類分析方法是合理、成功的，聚類結(jié)果具有科學(xué)性和可靠性。

表1 K-Means聚類分析的初始類中心點(diǎn)表

表2 K-Means聚類分析的迭代歷史記錄表

表3 K-Means聚類分析的最終類中心點(diǎn)表

表4 K-Means聚類分析的最終類中心點(diǎn)之間的距離表

表5 K-Means聚類分析形成后各樣本的方差分析表

3 結(jié)果與分析

3.1 結(jié) 果

表6為聚類分析的結(jié)果。由表6可見，本次聚類結(jié)果第1類有4支球隊(duì)，分別時(shí)廣州富力、山東魯能、北京國安、廣州恒大；聚類結(jié)果第2類有5支球隊(duì)，分別時(shí)天津權(quán)健、上海申花、上海上港、江蘇蘇寧、河北華夏幸福；聚類結(jié)果第3類的有7支球隊(duì)，分別是重慶力帆、延邊富德、石家莊永昌、遼寧宏運(yùn)、杭州綠城、河南建業(yè)、長春亞泰。對(duì)照2016賽季中超聯(lián)賽積分榜可知，聚類為第一類的除了冠軍隊(duì)廣州恒大外，其余球隊(duì)為傳統(tǒng)強(qiáng)隊(duì)北京國安和山東魯能以及近年來極具觀賞性和攻擊性的廣州富力隊(duì)，雖然山東魯能在2016賽季幾度瀕臨降級(jí)，但不可否認(rèn)的是其防守體系出現(xiàn)了較大問題而導(dǎo)致失球數(shù)過多，進(jìn)攻仍有亮點(diǎn)；聚類為第二類的多為中游球隊(duì)，其中江蘇蘇寧更是取得了聯(lián)賽第二名的好成績，河北華夏隊(duì)異軍突起，上海的2支球隊(duì)同樣戰(zhàn)績不俗，天津權(quán)健也是頗具實(shí)力；聚類為第三類的多為下游球隊(duì)，進(jìn)攻乏力，在聯(lián)賽中經(jīng)常徘徊于降級(jí)邊緣，其中杭州綠城和石家莊永昌在2016賽季末降組中甲球隊(duì)。因此可以說，K-Means聚類分析的聚類結(jié)果在很大程度上反映了中超各隊(duì)進(jìn)攻綜合實(shí)力的基本面貌。

3.2 分 析

表6表明，聚在第1類以廣州恒大為代表的4支球隊(duì)均表現(xiàn)出強(qiáng)大的進(jìn)攻能力：整體人員結(jié)構(gòu)合理，球員實(shí)力較強(qiáng)；后衛(wèi)隊(duì)員助攻能力強(qiáng)，能頻頻插上助攻且在定位球戰(zhàn)術(shù)中占據(jù)重要地位；中前場配合嫻熟，擁有技術(shù)出眾、視野廣闊的前衛(wèi)隊(duì)員，能夠通過跑位、配合等創(chuàng)造出較多的射門機(jī)會(huì)；前鋒線隊(duì)員把握射門機(jī)會(huì)的能力非常強(qiáng)，而且也能通過積極拼搶自己創(chuàng)造射門得分的機(jī)會(huì)；全隊(duì)?wèi)?zhàn)術(shù)素養(yǎng)較高，通過3條線攻防一體化，進(jìn)可攻退可守，為全攻全守的足球發(fā)展注入了新的活力。尤其是聯(lián)賽冠軍廣州恒大隊(duì)，其犀利的進(jìn)攻和強(qiáng)大的持續(xù)壓迫能力冠絕群雄。第1類中的山東魯能隊(duì)仍具有較強(qiáng)的進(jìn)攻能力，但是孱弱的后防線以及戰(zhàn)術(shù)打法的不統(tǒng)一對(duì)全隊(duì)形成了掣肘，本賽季表現(xiàn)欠佳。

聚在第2類的5支球隊(duì)擁有較強(qiáng)的進(jìn)攻能力，它們常年征戰(zhàn)于中超賽場，積累了豐富的攻防經(jīng)驗(yàn)，打法相對(duì)成熟，具有較強(qiáng)的整體性，能夠創(chuàng)造出較多的射門得分機(jī)會(huì)并由隊(duì)中出色的前鋒隊(duì)員實(shí)現(xiàn)射門得分，它們的突出特點(diǎn)是擁有一定的整體實(shí)力，但是在個(gè)別位置（尤其是鋒線）上擁有實(shí)力超群的外援，他們往往具有靠一己之力奪取比賽勝利的能力。

聚在第3類的7支球隊(duì)受限于整體實(shí)力孱弱，使其攻擊力薄弱，幾乎無法在與中上游球隊(duì)的交鋒中組織起有效進(jìn)攻，只能疲于奔命。其中杭州綠城和石家莊永昌在賽季末降級(jí)；遼寧宏運(yùn)隊(duì)由于連年出售球隊(duì)當(dāng)打之年的主力球員而連年陷入保級(jí)圈、進(jìn)攻乏力；延邊富德作為上賽季的升班馬雖偶有上佳表現(xiàn)，但整體實(shí)力偏弱；河南建業(yè)、長春亞泰和重慶力帆在進(jìn)攻中也是采取防守反擊戰(zhàn)術(shù)，進(jìn)攻組織能力較弱。

表6 K-Means聚類分析結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié) 論

4.1 應(yīng)用K-Means聚類分析對(duì)2016賽季中超各球隊(duì)的進(jìn)攻能力的14項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析的結(jié)果與賽季末的排名吻合度較高，表明K-Means聚類分析對(duì)于衡量球隊(duì)的整體進(jìn)攻能力具有較大實(shí)用價(jià)值，分析結(jié)果可靠、合理、客觀。

4.2 對(duì)2016賽季中超聯(lián)賽16支球隊(duì)240場比賽的射門、傳球等14項(xiàng)進(jìn)攻指標(biāo)進(jìn)行K-Means聚類分析，結(jié)果顯示各類間在射門次數(shù)、射正次數(shù)、角球次數(shù)、傳中次數(shù)、全場控球率、在對(duì)方半場控球率、傳球次數(shù)、傳球成功率、向前傳球次數(shù)、向前傳球成功率、向前傳球成功率、向前傳球占比、進(jìn)入對(duì)方前場次數(shù)、進(jìn)入對(duì)方禁區(qū)次數(shù)等13項(xiàng)進(jìn)攻指標(biāo)上的差異具有顯著性，強(qiáng)隊(duì)和弱隊(duì)的實(shí)力差距主要體現(xiàn)在這13項(xiàng)指標(biāo)中。

4.3 以廣州恒大為代表的第一類球隊(duì)具有極強(qiáng)的進(jìn)攻能力；以上海申花等為代表的第2類球隊(duì)具有一定的進(jìn)攻能力，但是球隊(duì)整體實(shí)力受限，無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)、高強(qiáng)度的進(jìn)攻，競技狀態(tài)起伏較大；以杭州綠城為代表的第3類球隊(duì)一般立足于防守反擊、進(jìn)攻能力有限，無法與中上游球隊(duì)對(duì)抗致使其經(jīng)常徘徊于降級(jí)圈，綜合實(shí)力最弱。

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