prof.uskov, на этот вопрос нет общего ответа. Все зависит от задачи. Довольно часто число классов подбирают из эвристических соображений. Иногда сам процесс классификации имеет "скачок", который говорит о том, что здесь можно "провести черту" и прекратить объединение /разбиение кластеров.
Кстати, почему у вас в примерах кластеры одинакового размера? Это совсем не обязательно. Более того, в стандартных методах на каждом шаге объединяют не по 3 или 9, а по 2 кластера.
Одинаковые я привел только для примера, чтобы пояснить, а так, конечно, классификация неоднородна.
Понятно, что задача имеет много решений. Но хотелось бы критерий на который ориентироваться, четко сформулированный т.е. измеряемый.
Вот диаграмма SADT, рисуем один блок, потом его разбиваем, потом уже эти блоки разбиваем, если система большая, то можно и так поделить и так...