K-Means聚類分析對2016賽季中超各隊進攻能力的研究

張忠德，董 健，柏延洋，王立峰，張 偉，王

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

現代足球發展的一個重要特點是攻守矛盾日益突出，攻防轉換快、勝負往往發生在一瞬間，同時各隊普遍實行全場緊逼的防守策略，使得進攻遇到了越來越大的阻力，如何評價并提升進攻能力是各隊面臨的重要課題。在評價進攻能力方面，聚類分析是一種基于數據自身信息來對數據進行分類的方法，可以實現將數據合理的分成若干類，使類別內部的差異盡可能小，類別間的差異盡可能大，在體育領域中，國內學者普遍采用聚類分析對世界杯、歐洲杯等世界大賽各參賽隊進攻或防守能力的綜合評價，但對中超聯賽進攻能力的評價研究較少。本文采用K-Means聚類分析的方法，對2016賽季中超聯賽中各隊的射門、射正、射正率、角球、傳中、全場控球率、在對方半場的控球率、傳球、傳球成功率、向前傳球、向前傳球成功率、向前傳球占比、進入對方前場、進入對方禁區等14項進攻指標進行綜合分析和評價，以探討量化評價中超各隊進攻能力的方法，為提升我國的足球水平提供科學依據和重要參考。

1 研究對象與方法

本文主要采用文獻資料法、錄像統計法、數理統計法、邏輯分析法，對參加2016賽季中超聯賽的16支球隊共計240場比賽中的射門、射正、射正率、角球、傳中、全場控球率、在對方半場的控球率、傳球、傳球成功率、向前傳球、向前傳球成功率、向前傳球占比、進入對方前場、進入對方禁區等14項進攻指標進行研究。

2 數據處理

2.1 統計方法原理

K-Means聚類法又叫快速聚類法，可用于大量數據進行聚類分析的情況，它是一種非分層的聚類方法，先對數據進行初始分類，然后逐步調整，得到最終分類。

2.2 K-Means聚類分析計算過程

（1）首先確定需要聚類的類別數據，根據球隊綜合實力，筆者指定了3個類別，迭代次數為10；由于14項指標數據差異較大，因此將原始數據做標準化處理；（2）通過SPSS22.0統計軟件確定3個類別的原始類中心；（3）逐一計算各案例到各類別中心點的距離，將各案例按照距離最近的原則歸入各個類別，并計算各類別的新中心點；（4）按照新的中心位置，重新計算各案例距離新的類別中心點的距離，并重新進行歸類、更新類別中心點；（5）重復步驟4，直到達成一定的收斂標準或者達到事先指定的迭代次數為止。

2.3 K-Means聚類分析的數據處理過程

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球隊實力（上游、中游、下游）的常規劃分，本文指定了3個初始類中心點。

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，從表中可知共進行了3次迭代后類中心點沒有發生變化，迭代完成。

2.3.3 最終類別中心點 表3為K-Means聚類分析的最終類中心點表，與表1對比可知，聚類中心點的位置發生了變化，這表明在迭代過程中中心點位置發生了轉移。

2.3.4 最終類別中心點之間的距離 表4 為K-Means聚類分析的最終類中心點之間的距離表，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 進攻各項指標之間的方差分析表5 為K-Means聚類分析形成后各項進攻指標之間的方差分析表。從表中可見，除了射正率這一指標外，其余13項指標在P＜0.01水平上存在顯著性差異，說明進攻綜合能力的差異體現在這13個指標中，將樣本分為5類的K-Means的聚類分析方法是合理、成功的，聚類結果具有科學性和可靠性。

表1 K-Means聚類分析的初始類中心點表

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表

表4 K-Means聚類分析的最終類中心點之間的距離表

表5 K-Means聚類分析形成后各樣本的方差分析表

3 結果與分析

3.1 結 果

表6為聚類分析的結果。由表6可見，本次聚類結果第1類有4支球隊，分別時廣州富力、山東魯能、北京國安、廣州恒大；聚類結果第2類有5支球隊，分別時天津權健、上海申花、上海上港、江蘇蘇寧、河北華夏幸福；聚類結果第3類的有7支球隊，分別是重慶力帆、延邊富德、石家莊永昌、遼寧宏運、杭州綠城、河南建業、長春亞泰。對照2016賽季中超聯賽積分榜可知，聚類為第一類的除了冠軍隊廣州恒大外，其余球隊為傳統強隊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，雖然山東魯能在2016賽季幾度瀕臨降級，但不可否認的是其防守體系出現了較大問題而導致失球數過多，進攻仍有亮點；聚類為第二類的多為中游球隊，其中江蘇蘇寧更是取得了聯賽第二名的好成績，河北華夏隊異軍突起，上海的2支球隊同樣戰績不俗，天津權健也是頗具實力；聚類為第三類的多為下游球隊，進攻乏力，在聯賽中經常徘徊于降級邊緣，其中杭州綠城和石家莊永昌在2016賽季末降組中甲球隊。因此可以說，K-Means聚類分析的聚類結果在很大程度上反映了中超各隊進攻綜合實力的基本面貌。

3.2 分 析

表6表明，聚在第1類以廣州恒大為代表的4支球隊均表現出強大的進攻能力：整體人員結構合理，球員實力較強；后衛隊員助攻能力強，能頻頻插上助攻且在定位球戰術中占據重要地位；中前場配合嫻熟，擁有技術出眾、視野廣闊的前衛隊員，能夠通過跑位、配合等創造出較多的射門機會；前鋒線隊員把握射門機會的能力非常強，而且也能通過積極拼搶自己創造射門得分的機會；全隊戰術素養較高，通過3條線攻防一體化，進可攻退可守，為全攻全守的足球發展注入了新的活力。尤其是聯賽冠軍廣州恒大隊，其犀利的進攻和強大的持續壓迫能力冠絕群雄。第1類中的山東魯能隊仍具有較強的進攻能力，但是孱弱的后防線以及戰術打法的不統一對全隊形成了掣肘，本賽季表現欠佳。

聚在第2類的5支球隊擁有較強的進攻能力，它們常年征戰于中超賽場，積累了豐富的攻防經驗，打法相對成熟，具有較強的整體性，能夠創造出較多的射門得分機會并由隊中出色的前鋒隊員實現射門得分，它們的突出特點是擁有一定的整體實力，但是在個別位置（尤其是鋒線）上擁有實力超群的外援，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支球隊受限于整體實力孱弱，使其攻擊力薄弱，幾乎無法在與中上游球隊的交鋒中組織起有效進攻，只能疲于奔命。其中杭州綠城和石家莊永昌在賽季末降級；遼寧宏運隊由于連年出售球隊當打之年的主力球員而連年陷入保級圈、進攻乏力；延邊富德作為上賽季的升班馬雖偶有上佳表現，但整體實力偏弱；河南建業、長春亞泰和重慶力帆在進攻中也是采取防守反擊戰術，進攻組織能力較弱。

表6 K-Means聚類分析結果統計表

4 結 論

4.1 應用K-Means聚類分析對2016賽季中超各球隊的進攻能力的14項指標進行聚類分析的結果與賽季末的排名吻合度較高，表明K-Means聚類分析對于衡量球隊的整體進攻能力具有較大實用價值，分析結果可靠、合理、客觀。

4.2 對2016賽季中超聯賽16支球隊240場比賽的射門、傳球等14項進攻指標進行K-Means聚類分析，結果顯示各類間在射門次數、射正次數、角球次數、傳中次數、全場控球率、在對方半場控球率、傳球次數、傳球成功率、向前傳球次數、向前傳球成功率、向前傳球成功率、向前傳球占比、進入對方前場次數、進入對方禁區次數等13項進攻指標上的差異具有顯著性，強隊和弱隊的實力差距主要體現在這13項指標中。

4.3 以廣州恒大為代表的第一類球隊具有極強的進攻能力；以上海申花等為代表的第2類球隊具有一定的進攻能力，但是球隊整體實力受限，無法實現持續、高強度的進攻，競技狀態起伏較大；以杭州綠城為代表的第3類球隊一般立足于防守反擊、進攻能力有限，無法與中上游球隊對抗致使其經常徘徊于降級圈，綜合實力最弱。

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