基于子规则的关联规则生成算法
基于子规则的关联规则生成算法
任小龙;吴耿锋;赵朔
【期刊名称】《计算机工程》
【年(卷),期】2004(030)001
【摘要】关联规则是数据挖掘中重要的课题之一.传统的由频繁项目集产生关联规则的方法由于要考虑频繁项目集的每一个非空真子集,当频繁项目集的长度较长时代价较大.文中提出用K项子频繁项目集导出关联规则以后得到的有用信息以指导K+1项父频繁项目集产生强关联规则,由于利用了前面已有的有用信息,当频繁模式长度很长时,或者可信度较高时,效率尤其显著.
【总页数】3页(77-79)
【关键词】频繁项目集;强关联规则;子项目集;父项目集
【作者】任小龙;吴耿锋;赵朔
【作者单位】上海大学计算机科学与工程系,上海,200072;上海大学计算机科学与工程系,上海,200072;上海大学计算机科学与工程系,上海,200072
【正文语种】中文
【中图分类】TP311.13
【相关文献】
1.基于扩展集合操作的关联规则生成算法研究 [J], 刘德喜; 徐爱萍
2.基于交易数据库的关联规则生成算法FAS及其应用 [J], 刘萍; 别荣芳
3.一种基于矩阵的强关联规则生成算法 [J], 吕桃霞; 刘培玉
4.一种基于关联规则的中文概念集生成算法 [J], 赵心; 蔡智; 洪流; 蔡庆生
5.基于相关性精简关联规则生成算法 [J], 方伍元; 陆介平; 轩志远
关联规则挖掘算法的研究
Ｖｏｌ．２９Ｎｏ．１ Ｊａｎ．２０１３ 赤峰学院学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｆｅｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）第29卷第1期（下） 2013年1月关联规则挖掘算法的研究目前是数据挖掘领域的一个重要方向，其中，Ａｐｒｉｏｒｉ算法就是一个经典的挖掘关联规则算法．１９９３年，Ａｇｒａｗａｌ等提出关联规则挖掘的相关概念，随后提出经典Ａｐｒｉｏｒｉ算法，它是一个采用两阶段挖掘思想的算法，且多次扫描事务数据库，直到寻找出给定数据集中数据项之间有趣的关联规则．1关联规则基本概念 １．１ 关联规则 关联规则是形如Ａ圯Ｂ的蕴含式，在关联规则中，有两 个重要的概念：支持度和置信度．支持度是对关联规则的重要性的衡量，置信度是对关联规则的准确度的衡量，一般情况下，用户根据实际挖掘需要，预先给定最小支持度和最小置信度，通常情况下，如果规则的置信度和支持度大于用户指定的最小置信度和支持度，那么这个规则就是一条有效规则．事实上，有效规则并不一定具有实用性，还要参照关联规则的其他指标． 定义1 设Ｉ＝｛Ｉ１，Ｉ２，…，ＩＭ｝是数据项的集合，Ｄ是全体事务 的集合，一个事务Ｔ有一个唯一的标识ＴＩＤ．如果项集Ａ哿Ｔ，则称事务Ｔ支持项集Ａ，也称事务Ｔ包含项集Ａ． 定义2 关联规则是形如Ａ圯Ｂ的蕴含式，其中Ａ奂Ｉ，Ｂ奂Ｉ，且Ａ∩Ｂ＝Φ． 定义3 事务数据库Ｄ中有Ｎ条交易事务，关联规则 Ａ圯Ｂ的支持度定义为： ｓｕｐｐｏｒｔ（Ａ圯Ｂ）＝ｓｕｐｐｏｒｔ（Ａ∪Ｂ）×１００％．定义4 置信度定义为： ｃｏｎｆｉｄｅｎｃｅ（Ａ圯Ｂ）＝ｓｕｐｐｏｒｔ（Ａ∪Ｂ）×１００％． 引理1 在数据库中若有一事务Ｔ其长度小于Ｋ＋１，则 由Ｋ项频繁集生成Ｋ＋１项频繁集时，事务Ｔ是没必要扫描的．１．２ Ａｐｒｉｏｒｉ算法的基本思想 Ａｐｒｉｏｒｉ算法是发现关联规则的经典算法．该算法分两个步骤发现关联规则：第一步通过迭代，找出事务数据库中的所有频繁项集，即支持度不低于最小支持度的项集；第二步利用频繁项集构造出满足用户最小可信度的规则．2 Apriori 算法的不足之处 Ａｐｒｉｏｒｉ算法最大的优点是算法思路比较简单，它以递归统计为基础，生成频繁项集，易于实现．Ａｐｒｉｏｒｉ算法虽然能够从海量数据中挖掘出关联规则，但是算法在执行速度和效率上有一定的局限性，表现如下：２．１ Ａｐｒｉｏｒｉ算法会产生大量的候选项集．该算法是由候选 集函数Ａｐｒｉｏｒｉ－Ｇｅｎ利用Ｌｋ－１项产生候选项集Ｃｋ，所产生的Ｃｋ由Ｃｋ Ｌｋ－１ 项集组成．显然ｋ越大产生的候选项集的数目就越多． ２．２Ｉ／Ｏ负载过大．Ａｐｒｉｏｒｉ算法需要多次扫描事务数据库， 需要很大的Ｉ／Ｏ负载．对每次ｋ循环，候集Ｃｋ中的每个元素都必须扫描数据库１次来决定其是否加入Ｃｋ．例如，一个频繁大项目集包含１２个项，那么就至少扫描事务数据库１２遍．3 对Apriori 算法的改进 算法改进的思路 １．改变数据的存储结构，用二进制位存储各项目的事务集，矩阵的列代表频繁Ｋ－项集，矩阵的行代表事务，其中１表示该项目在某事务中出现，０表示该项目在某事务中没有出现． ２．生成频繁１－项集．首先扫描源数据库，生成矩阵．统计每列中包含１的数目，得到该项目的支持事务数，如果该项的支持事务数大于最小支持事务数，则该项是频繁项集，否则是非频繁项集．从矩阵中将该列删除，并根据引理１，在矩阵中删除第９行，得出频繁１－项集． ３．由频繁１－项集生成频繁２－项集．对频繁１－项集中的项两两连接得出候选２－项集，也就是对矩阵中第ｉ列所代表的项集和第ｊ列所代表的项集进行逻辑与操作．然后计 关联规则挖掘算法的研究 张 丽 （湖南文理学院 经济与管理学院，湖南 常德415000） 摘要：本文介绍了数据挖掘中的关联规则经典Ap r i or i 算法.针对Ap r i or i 算法在执行速度和效率上的缺点，提出了一种改进的Ap r i or i 算法. 关键词：Ap r i or i ；算法；关联规则中图分类号：ＴＰ３１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７３－２６０Ｘ（２０１３）０１－００２２－０２ 基金项目：湖南文理学院2010年度青年启动课题（QNQD1017） ２２－－
关联规则挖掘基本概念和算法--张令杰10121084
研究生课程论文 关联规则挖掘基本概念和算法 课程名称：数据仓库与数据挖掘 学院：交通运输 专业：交通运输规划与管理 年级：硕1003班 姓名：张令杰 学号：10121084 指导教师：徐维祥
摘要 (Ⅰ) 一、引言 (1) 二、关联规则的基本描述 (1) 三、经典频繁项集挖掘的Apriori算法 (3) 四、提高Apriori算法的效率 (6) 五、由频繁项集产生关联规则 (8) 六、总结 (9) 参考文献 (9)
目前，数据挖掘已经成为一个研究热点。关联规则数据挖掘是数据挖掘的一个主要研究内容，关联规则是数据中存在的一类重要的可被发现的知识。其核心问题是如何提高挖掘算法的效率。本文介绍了经典的关联规则挖掘算法Apriori并分析了其优缺点。针对该算法的局限性，结合Apriori性质，本文对Apriori中连接的步骤进行了改进。通过该方法，可以有效地减少连接步产生的大量无用项集并减少判断项集子集是否是频繁项集的次数。 关键词：Apriori算法；关联规则；频繁项集；候选集
一、 引言 关联规则挖掘发现大量数据中项集之间有趣的关联或相关联系。如果两项或多项属性之间存在关联，那么其中一项的属性就可以依据其他属性值进行预测。它在数据挖掘中是一个重要的课题，最近几年已被业界所广泛研究。 关联规则挖掘的一个典型例子是购物篮分析[1] 。关联规则研究有助于发现交易数据库中不同商品（项）之间的联系，找出顾客购买行为模式，如购买了某一商品对购买其他商品的影响。分析结果可以应用于商品货架布局、货存安排以及根据购买模式对用户进行分类。 最著名的关联规则发现方法是R. Agrawal 提出的Apriori 算法。关联规则挖掘问题可以分为两个子问题：第一步是找出事务数据库中所有大于等于用户指定的最小支持度的数据项集；第二步是利用频繁项集生成所需要的关联规则，根据用户设定的最小置信度进行取舍，最后得到强关联规则。识别或发现所有频繁项目集市关联规则发现算法的核心。 二、关联规则的基本描述 定义1. 项与项集 数据库中不可分割的最小单位信息，称为项目，用符号i 表示。项的集合称为项集。设集合{}k i i i I ,,,21 =是项集，I 中项目的个数为k ，则集合I 称为k -项集。例如，集合{啤 酒，尿布，牛奶}是一个3-项集。 定义2. 事务 设{}k i i i I ,,,21 =是由数据库中所有项目构成的集合，一次处理所含项目的集合用T 表示，{}n t t t T ,,,21 =。每一个i t 包含的的项集都是I 子集。 例如，如果顾客在商场里同一次购买多种商品，这些购物信息在数据库中有一个唯一的标识，用以表示这些商品是同一顾客同一次购买的。我们称该用户的本次购物活动对应一个数据库事务。 定义3. 项集的频数（支持度计数） 包括项集的事务数称为项集的频数（支持度计数）。 定义4. 关联规则 关联规则是形如Y X ?的蕴含式，其中X ，Y 分别是I 的真子集，并且φ=?Y X 。 X 称为规则的前提，Y 称为规则的结果。关联规则反映X 中的项目出现时，Y 中的项目也 跟着出现的规律
关联规则算法的应用
关联规则算法在超市物品摆放上的应用 15120832丁冀远 (理工大类) 摘要：使用关联规则算法在大量数据事例中挖掘项集之间的关联或相关联系，通过关联规则分析发现交易数据库中不同的商品（项）之间的联系，找到顾客购买行为模式，如购买某一个商品对其它商品的影响。进而通过挖掘结果应用于我们的超市货品摆放。 关键词：关联规则算法；数据分析；概率：重要性 引言 其实很多电子商务网站中在我们浏览相关产品的时候，它的旁边都会有相关产品推荐，当然这些它们可能仅仅是利用了分类的原理，将相同类型的的产品根据浏览量进而推荐，这也是关联规则应用的一种较简单的方式，而关联规则算法是基于大量的数据事实，通过数据层面的挖掘来告诉你某些产品项存在关联，有可能这种关联关系有可能是自身的，比如：牙刷和牙膏、筷子和碗...有些本身就没有关联是通过外界因素所形成的关系，经典的就是：啤酒和尿布，前一种关系通过常识我们有时候可以获取，但后一种关系通过经验就不易获得，而我们的关联规则算法解决的就是这部分问题。 正文 建立关于客户购买物品的数据表格。 订单号（外键）、购买数量、购买产品 然后开始运用关联规则算法。此种算法有两个参数比较重要：
Support:定义规则被视为有效前必须存在的事例百分比。也就是说作为关联规则筛选的事例可能性，比如设置成10%，也就是说在只要在所有事例中所占比为10%的时候才能进行挖掘。 Probability:定义关联被视为有效前必须存在的可能性。该参数是作为结果筛选的一个预定参数，比如设置成10%，也就是说在预测结果中概率产生为10%以上的结果值才被展示。 下面结果的表格中，第一列概率的值就是产品之前会产生关联的概率，按照概率从大到小排序，第二列为可能性，该度量规则的有用性。该值越大则意味着规则越有用，设置该规则的目的是避免只使用概率可能发生误导，如果仅仅根据概率去推测，这件物品的概率将是1，但是这个规则是不准确的，因为它没有和其它商品发生任何关联，也就是说该值是无意义的，所以才出现了“重要性”列。 经过排序可以看到，上图中的该条规则项为关联规则最强的一种组合：前面的为：山地自行车（Mountain-200）、山地自行车内胎（Mountain Tire Tube）然后关联关系最强的为：自行车轮胎(HL Mountain Tire) 同时可发现自行车（Road-750）、水壶（Water Bottle）->自行车水壶框（Road Bottle Cage）也有强关联，进入“依赖关系网络”面板，分析各种产品之间的关联关系的强弱。 上图中就标示了这玩意相关的商品，看到Mountain Bottle Cage、Road Bottle Cage这两个都是双向关联，然后Road-750、Cycling Cap、Hydration Pack... 结果，通过关联规则分析算法可以得出山地自行车（Mountain-200）、山地自行车内胎（Mountain Tire Tube），自行车轮胎(HL Mountain Tire)摆放在一起能得到更大的经济效益，Mountain Bottle Cage、Road Bottle、CageRoad-750、Cycling Cap、Hydration Pack 同样不错。
关联规则挖掘算法研究
关联规则挖掘算法的研究 摘要：Apriori算法是发现频繁项目集的经典算法，但是该算法需反复扫描数据库，因此效率较低。本文介绍了Apriori算法的思想，同时对已经提出的经典的关联规则更新算法FUP和IUA算法进行分析，指出其优缺点；最后对另外的改进算法，做一个简单的叙述。 关键词数据挖掘；关联规则；Apriori算法 Keywords：data mining；relation rule；Apriori algorithm 关联规则反映了数据库中数据项目之间有趣的关联关系，而其中发现频繁项目集是关联规则挖掘应用中的关键技术和步骤。关于频繁项目集的挖掘算法研究，人们对此进行了大量的工作，其中以R. Agrawal 等人提出的Apriori 、AprioriTid 等算法最具有影响力和代表性。而这些算法的提出都是在挖掘数据库和最小支持度不变的条件下进行的。但实际中，遇到的情况可能是：随着时间的推移，挖掘数据库的规模可能不断膨胀或需要删除一部分记录，或者需要对最小支持度进行调整从而逐步聚集到我们感兴趣的频繁项目集上。因而如何从数据发生变动后的数据库中高效地对已经推导出的关联规则进行更新，具有非常重要的应用价值，这就是所谓的增量式挖掘关联规则的问题。 1关联规则 问题描述：设I={i1，i2，...，i m}是m个不同项目的集合，给定一个事务数据库D，其中D每一个事务T是I中一组项目的集合，即T I，T有一个惟一的标志符TID。如果对于I中的一个子集X，有X T，我们就说一个事务T包含X。一条关联规则(association rule)就是一个形如X =>Y的蕴涵式，其中X，Y T，而X∩Y=Φ。关联规则成立的条件是：①它具有最小支持度s，即事务数据库D中至少有s%的事务包含X∪Y；②它具有最小可信度c，即在事务数据库D中包含X的事务中至少有c%同时也包含Y。给定一个事务集D，挖掘关联规则问题就是产生支持度和可信度分别大于用户给定的最小支持度和最小可信度的关联规则，也就是产生强规则的问题。关联规则的挖掘问题可以分解为以下两个问题： (1) 找出事务数据库中所有具有用户最小支持度的项目集。具有用户指定最小支持度的项目集称为频繁项目集，反之称为非频繁项目集。一个项目中所含项目的个数称为该项目的长度。 (2) 利用频繁项目集生成关联规则。对于每一个频繁项目集A，若B A，B≠Φ，且support(A)/support(B)>minconf，则有关联规则B=> (A-B)。目前大多数的研究主要集中在第一个问题上面。 2 Apriori核心算法 Agrawal等人于1994年提出了一个挖掘顾客交易数据库中项集间的关联规则的重要方法Apriori算法，其核心是基于两个阶段频繁项集思想的递推算法。算法的基本思想是首先找出所有的频集，这些项集出现的频繁性至少和预定义的最小支持度一样。然后由频繁项集产生强关联规则，这些规则必须满足最小支持度和最小可信度。Apriori核心算法思想简要描述如下：该算法中有两个关键步骤连接步和剪枝步。 (1) 连接步：为找出Lk(频繁k一项集)，通过Lk-1与自身连接，产生候选k-项集，该候选项集记作Ck；其中Lk-1的元素是可连接的。
关联分析--SPSS例析
关联分析（笔记） 事物之间的关联关系包括：简单关联关系、序列关联关系。 关联关系简单关联关系 序列关联关系 简单关联规则：属于无指导学习方法，不直接用于分类预测，只揭示事物内部的结构。Spss modeler 提供了APriori、GRI、Carma等经典算法。APriori和Carma属于同类算法。 序列关联：关联具有前后顺序，通常与时间有关。 SPSS Modeler 提供了sequence算法； 数据格式如下：按照事务表存储，同事需要时间变量。
简单关联规则要分析的对象是事务 事务的储存方式有事务表和事实表两种方式。 事实表 两种表均表明，顾客1购买了AD两种物品，顾客2购买了BD两种物品，顾客三购买了AC两种物品。关联规则有效性的测度指标 1、支持度support：所有购买记录中，A、B同时被购买的比例。 2、置信度confidence：在购买A的事务中，购买B的比例。 关联规则实用性的测度指标 1、提升度lift：（在购买A的事务中，购买B的比例）/（所有事务中，购买B的比例）
2、置信差 3、置信率、正态卡方、信息差等等简单关联关系实例 例1 数据格式：事实表算法:Apriori
所有购买项目均选入前项antecedent和后项consequent。 输出结果的最低支持度是10%；本例设定的划分频繁项集的标准大于最小支持度10%。 最小置信度是80%； 前项最多项目数：5 本例中，三项以上没有超过10%的支持度，所以不能形成三项以上的频繁项集，最大的频繁项集大小是2。 结论解释： 实例：包含前项beer、cannedveg的样本有167个，在1000个样本中前项支持度为16.7%。 规则支持度：同时购买beer、cannedveg、frozenmeal三项的支持度为14.6%。 规则置信度：购买beer、cannedveg的客户中，87.425%的人有购买frozenmeal。 规则2下，购买frozenmeal的可能性比购买frozenmeal的支持度提高2.895倍。
关联规则算法Apriori的学习与实现
关联规则算法Apriori的学习与实现 (2011-07-18 11:28:52) 首先我们来看，什么是规则？规则形如”如果…那么…(If…Then…)”,前者为条件，后者为结果。关联规则挖掘用于寻找给定数据集中项之间的有趣的关联或相关关系。关联规则揭示了数据项间的未知的依赖关系，根据所挖掘的关联关系，可以从一个数据对象的信息来推断另一个数据对象的信息。例如购物篮分析。牛奶?面包[支持度：3%，置信度：40%] 支持度3%意味3%顾客同时购买牛奶和面包。置信度40%意味购买牛奶的顾客40%也购买面包。规则的支持度和置信度是两个规则兴趣度度量，它们分别反映发现规则的有用性和确定性。关联规则是有趣的，如果它满足最小支持度阈值和最小置信度阈值。这些阈值可以由用户或领域专家设定。 我们先来认识几个相关的定义： 定义1：支持度（support） 支持度s是事务数据库D中包含A U B的事务百分比，它是概率P（A U B），即support （A B）=P（A U B），它描述了A和B这两个物品集的并集在所有的事务中出现的概率。定义2：置信度（confidence） 可信度为事务数据库D中包含A的事务中同时也包含B的百分比，它是概率P（B|A），即confidence（A B）=P（B|A）。 定义3：频繁项目集 支持度不小于用户给定的最小支持度阈值（minsup）的项集称为频繁项目集（简称频集），或者大项目集。所有 的频繁1-项集记为L1。 假设有如下表的购买记录。 顾客项目 1orange juice, coke 2milk, orange juice, window cleaner 3orange juice, detergent 4orange juice, detergent, coke 5window cleaner 将上表整理一下，得到如下的一个2维表 Orange Win Cl Milk Coke Detergent Orange41122 WinCl12100 Milk11100 Coke20021 Detergent10002 上表中横栏和纵栏的数字表示同时购买这两种商品的交易条数。如购买有Orange的交易数为4，而同时购买Orange和Coke的交易数为2。 置信度表示了这条规则有多大程度上值得可信。设条件的项的集合为A,结果的集合为B。置信度计算在A中，同时也含有B的概率。即Confidence(A==>B)=P(B|A)。例如计算"如果
关联规则算法探讨
关联规则算法探讨 发表时间：2010-01-08T10:11:56.840Z 来源：《企业技术开发》2009年第10期供稿作者：梁伟（中国地质大学信息工程学院，湖北武汉430074 [导读] 本文对关联规则的发展进行了简单的介绍，分析了关联规则的经典算法 作者简介：梁伟（1976-），男，广西崇左人，硕士研究生，主要研究方向：数据库技术数据挖掘。 摘要：本文对关联规则的发展进行了简单的介绍，分析了关联规则的经典算法，介绍进了一种新的关联规则算法，并对这三种算法在挖掘关联规则的特点进行了对比分析，最后对关联规则以后的发展进行了总结。 关键词：数据挖掘；关联规则；算法；探讨 1发展历史 随着信息技术的迅猛发展,许多领域搜集、积累了大量的数据,迫切需要一种新技术从海量的数据中自动、高效地提取所需的有用知识。对这些海量数据进行研究的过程中，数据挖掘技术受到越来越多的关注。我们可以使用数据挖掘技术从海量数据中发掘其中存在的潜在规律。并将这些规律进行总结，用于今后的决策。采用关联规则在大型事务数据库中进行数据挖掘是数据挖掘领域的一个重要研究内容。从大量数据中发现项之间有趣的、隐藏的关联和相关联系正是关联规则目的。 关联规则技术在不断成熟和发展，应用范围不断扩大，由最初的购物篮分析发展到计算机入侵检测、搜索引擎、警务预警、交通事故、保险业、金融业、农业专家系统、教学评估、股票分析等领域。在理论研究方面，由最简单的单维、单层、布尔关联规则逐渐向复杂形式扩展，由频繁模式挖掘不断扩展到闭合模式挖掘、扩展型关联规则、最大模式挖掘、衍生型关联规则、关联规则隐私保护、挖掘后处理、增量挖掘、规则主观兴趣度度量、相关模式、数据流等多种类型数据上的关联规则挖掘等。 2相关概念 设项的集合I = { i l ，i 2 ，…，i m }，D为数据库事务集合，每个事务T是一个项目子集，似的T I。每个事务由事务标识符TID标识。若有X I， X T，则称T包含X；如果X有k个元素，称X为k-项集。 关联规则的逻辑蕴含式为：X Y[s,c] ，其中X I ，Y I 且 X Y= 。规则X Y在事务集D中成立，并且具有支s和置信度c。支持s是指事务集X Y含的百分比：support(X Y)=P(X Y)，置信度c是指D中包含X的事务同时也包含Y的百分比confidence(X Y)=P(Y|X)。 对于一个事务集D，挖掘关联规则的问题就是找出支持度和可信度分别大于用户给定的最小支持度阀值(minsupp)和最小置信度(minconf)阀值的关联规则，这种规则成为强关联规则。 3经典算法 基于频繁集的方法是关联规则挖掘的主要方法,Aproiri算法是基于频繁集的算法最主要算法之一，在数据挖掘中具有里程碑的作用,但是Apriori算法本身存在着一些固有的无法克服的缺陷，而后出现的基于频繁集的另外一种算法FP-gorwth算法能较好地解决APriori算法存在的一些问题。下面分别介绍两种经典的算法。 3.1产生候选频繁项集 Apriori算法是Rabesh Agrawal等人在1994年提出的，该算法采用了一种宽度优先、逐层搜索的迭代方法：首先产生所有的频繁1-项集，然后在此基础上依次产生频繁2-项集、频繁3-项集……，直到频繁k-项集为空集。在此过程中，产生每个频繁项集都需要扫描一次数据库，通过对数据库D的多趟扫描来发现所有的频繁项目集。 设Ck表示候选k-项集，Lk表示Ck中出现频率大于或等于最小支持数的k-项集，即k-频繁集或者是k-大项集。该算法的基本过程如下。 ①首先计算所有的C1； ②扫描数据库，删除其中的非频繁子集，生成L1(1-频繁项集)； ③将L1与自己连接生成C2(候选2-项集)； ④扫描数据库，删除C2中的非频繁子集，生成L2(2-频繁项集)； ⑤依此类推，通过Lk-1((k-1)-频繁项集)与自己连接生成Ck(候选k-项集)，然后扫描数据库，生成Lk(频繁k-项集)，直到不再有产生频繁项集为止。 Apriori算法虽然能较有效地产生关联规则，同时也存在着不少缺点: ①数据库太大时对候选项集的支持度计算非常繁琐，当支持度、置信度阀值设置太低会产生过多的规则，致使用户难易人为地对这些规则进行出区分和判断。 ②要对数据进行多次扫描，需要很大的I/O负载，算法的效率不高。 ③当数据库D很大时，会产生庞大的候选集，导致算法的耗时太大。 3.2不产生候选频繁项集 FP-Tree算法由 Jiawei Han提出。它的基本思路是将数据集中的重要信息压缩在一个称为频繁模式树(FP-Tree)的数据结构中，然后基于FP-Tree生成数据集中所有的频繁项集。该算法对所有频繁项集的挖掘分为以下两步：①构造频繁模式树FP-Tree。在 FP-Tree中，每个结点有4个域组成结点名称、结点计数、结点链及父结点指针。另外，为方便树遍历，创建一个频繁项头表，它由两个域组成：项目名称及结点链头，其中结点链头指向 FP-Tree中与之名称相同的第一个结点；②调用FP-Growth挖掘出所有频繁项集，具体算法描述如下。 ①生成频繁模式树，首先，扫描事务数据库 D一次，产生频繁1-项集，并把它们按降序排列，放入L表中。其次，创建 FP-Tree的根结点，以“null”标记。再一次扫描D，对于D中的每个事务按 L中的次序排序，并对每个事务创建一个分枝。 ②挖掘频繁项集，首先，从FP-tree的头表开始，按照每个频繁项集的链接遍历，列出能够到达此项的所有前缀路径，得到条件模式基。其次，用条件模式基构造对应的条件FP-tree。第三，递归挖掘条件FP-tree，直到结果FP-tree为空，或者只含有唯一的一个路径(此路径上的每个子路径对应的项集都是频繁项集)。 FP-Growth算法是一种基于模式增长的频繁模式挖掘算法，采用了“分而治之”策略，它能够在不产生候选频繁项集的情况下挖掘全部频繁项集，直接将数据库压缩成一个频繁模式树FP-tree，只需要两次扫描数据库，相对于Apriori算法效率快一个数量级。该算法虽然可以避
关联规则基本算法
关联规则基本算法及其应用 1．关联规则挖掘 1.1 关联规则提出背景 1993年，Agrawal 等人在首先提出关联规则概念，同时给出了相应的挖掘算法AIS ，但是性能较差。1994年，他们建立了项目集格空间理论，并依据上述两个定理，提出了著名的Apriori 算法，至今Apriori 仍然作为关联规则挖掘的经典算法被广泛讨论，以后诸多的研究人员对关联规则的挖掘问题进行了大量的研究。关联规则挖掘在数据挖掘中是一个重要的课题，最近几年已被业界所广泛研究。 关联规则最初提出的动机是针对购物篮分析(Market Basket Analysis)问题提出的。假设分店经理想更多的了解顾客的购物习惯（如下图）。特别是，想知道哪些商品顾客可能会在一次购物时同时购买？为回答该问题，可以对商店的顾客事物零售数量进行购物篮分析。该过程通过发现顾客放入“购物篮”中的不同商品之间的关联，分析顾客的购物习惯。这种关联的发现可以帮助零售商了解哪些商品频繁的被顾客同时购买，从而帮助他们开发更好的营销策略。 1.2 关联规则的基本概念 关联规则定义为：假设12{,,...}m I i i i =是项的集合，给定一个交易数据库 12D ={t ,t ,...,t }m ， 其中每个事务(Transaction)t 是I 的非空子集，即t I ∈，每一个交易都与 一个唯一的标识符TID(Transaction ID)对应。关联规则是形如X Y ?的蕴涵式， 其中X ,Y I ∈且X Y φ?=， X 和Y 分别称为关联规则的先导(antecedent 或left-hand-side, LHS)和后继(consequent 或right-hand-side, RHS)。关联规则X Y ?在D 中的支持度(support)是D 中事务包含X Y ?的百分比，即概率()P X Y ?；置信度(confidence)是包含X 的事务中同时包含Y 的百分比，即条件概率(|)P Y X 。如果满足最小支持度阈值和最小置信度阈值，则称关联规则是有趣的。这些阈值由用户或者专家设定。
数据挖掘分类算法研究综述终板
数据挖掘分类算法研究综述 程建华 (九江学院信息科学学院软件教研室九江332005 ) 摘要：随着数据库应用的不断深化,数据库的规模急剧膨胀,数据挖掘已成为当今研究的热点。特别是其中的分类问题,由于其使用的广泛性,现已引起了越来越多的关注。对数据挖掘中的核心技术分类算法的内容及其研究现状进行综述。认为分类算法大体可分为传统分类算法和基于软计算的分类法两类。通过论述以上算法优缺点和应用范围，研究者对已有算法的改进有所了解，以便在应用中选择相应的分类算法。 关键词：数据挖掘；分类；软计算；算法 1引言 1989年8月，在第11届国际人工智能联合会议的专题研讨会上，首次提出基于数据库的知识发现(KDD，Knowledge DiscoveryDatabase)技术[1]。该技术涉及机器学习、模式识别、统计学、智能数据库、知识获取、专家系统、数据可视化和高性能计算等领域，技术难度较大，一时难以应付信息爆炸的实际需求。到了1995年，在美国计算机年会(ACM)上，提出了数据挖掘[2](DM，Data Mining)的概念，由于数据挖掘是KDD过程中最为关键的步骤，在实践应用中对数据挖掘和KDD这2个术语往往不加以区分。 基于人工智能和信息系统，抽象层次上的分类是推理、学习、决策的关键，是一种基础知识。因而数据分类技术可视为数据挖掘中的基础和核心技术。其实，该技术在很多数据挖掘中被广泛使用，比如关联规则挖掘和时间序列挖掘等。因此，在数据挖掘技术的研究中，分类技术的研究应当处在首要和优先的地位。目前，数据分类技术主要分为基于传统技术和基于软计算技术两种。 2传统的数据挖掘分类方法 分类技术针对数据集构造分类器，从而对未知类别样本赋予类别标签。在其学习过程中和无监督的聚类相比，一般而言，分类技术假定存在具备环境知识和输入输出样本集知识的老师，但环境及其特性、模型参数等却是未知的。 2.1判定树的归纳分类 判定树是一个类似流程图的树结构，其中每个内部节点表示在一个属性上的测试，每个分支代表一个测试输出，而每个树叶节点代表类或类分布。树的最顶层节点是根节点。由判定树可以很容易得到“IFTHEN”形式的分类规则。方法是沿着由根节点到树叶节点的路径，路径上的每个属性-值对形成“IF”部分的一个合取项，树叶节点包含类预测，形成“THEN”部分。一条路径创建一个规则。 判定树归纳的基本算法是贪心算法，它是自顶向下递归的各个击破方式构造判定树。其中一种著名的判定树归纳算法是建立在推理系统和概念学习系统基础上的ID3算法。 2.2贝叶斯分类 贝叶斯分类是统计学的分类方法，基于贝叶斯公式即后验概率公式。朴素贝叶斯分类的分类过程是首先令每个数据样本用一个N维特征向量X={X1，X2，?X n}表示，其中X k是属性A k的值。所有的样本分为m类：C1，C2，?，C n。对于一个类别的标记未知的数据记录而言，若P(C i/X)>P(C j/X)，1≤ j≤m，j≠i，也就是说，如果条件X下，数据记录属于C i类的概率大于属于其他类的概率的话，贝叶斯分类将把这条记录归类为C i类。 建立贝叶斯信念网络可以被分为两个阶段。第一阶段网络拓扑学习，即有向非循环图的——————————————————— 作者简介：程建华（1982-），女，汉族，江西九江，研究生，主要研究方向为数据挖掘、信息安全。
时空关联性分析方法研究与应用
时空关联性分析方法研究与应用 摘要：随着信息技术、通讯技术、数字存储技术和高速数据获取技术的迅猛发展，在交通、电力、物流、环境监控、工业生产等领域积累了大量与时间和地理空间相关的数据资源，可这些随时随地获取的、呈爆炸性增长的数据资源在给我们带来丰富信息的同时，“数据越丰富，知识越贫乏”的问题则日益突出。近年来，越来越多的学者认识到，通过研究空间对象随时间的变化规律，发现数据的时空关联规则，分析数据的时空变化趋势并预测未来的时空状态，对于规划建设、指挥调度、应急管理、信息服务等具有重要的应用价值。本文研究的目的是面向智能交通领域，在时空关联性分析基础上，利用时空关联规则挖掘方法获取含时空约束的关联规则，从而进行交通拥堵趋势分析，为道路导航、趋势查询、交通控制等提供辅助决策信息。时空关联性分析是研究空间对象随时间的变化规律，反映时空数据在时间和空间上的关联性，时空关联规则挖掘作为时空关联性分析的主要方法之一，目前已有不少学者对其进行了研究或应用。本文详细介绍了时空关联规则挖掘的研究现状，通过分析现有时空关联规则算法在同时考虑时间和空间约束方面的不足，实现了一种新的时空关联规则挖掘方法。文中首先对时空数据进行空间关联性分析和时间段划分形成事务表，然后对空间关联的项集进行连接并产生时空关联规则。在算法执行过程中，对关联规则挖掘相关的阈值进行了分析，使挖掘所得的结果能更好的满足用户的需求。算法分析和实验对比表明，同时考虑时间和空间约束，能够在分析过程中及时过滤不相关的数据，提高时空关联规则的获取效率，能够有效地发现时空关联规则。在理论研究的基础上，本文设计并实现了一个基于时空关联规则分析交通拥堵趋势的原型系统，可有效地实现时空关联性分析和结果的可视化。 关键词：时空关联性分析，时空关联规则，可视化，阈值分析，交通拥堵时空关联性分析绪论 当前像气象预报、环境监测和交通控制等领域，在问题的求解过程中越来越需要同时考虑时间和空间因素，而时空关联性分析的目标就是明确时空数据的时间有效性和空间可达性，从而在时间和空间上进行有效的趋势分析和预测。时空关联规则挖掘作为时空关联性分析的主要方法之一，将作为本文研究的重点，用时空关联规则挖掘方法来分析含时间和空间约束的时空关联性，从而进行趋势分析与预测。本章首先阐述了时空关联规则的研究背景，并介绍了国内外学者和研究人员在时空关联规则挖掘方面所做出的贡献，最后结合当前的研究进展和成果描述本文所做出的工作和研究，并在本章的最后给出了论文的组织结构。 时空关联性研究背景及意义 随着各个领域数据数量的急剧增长，对从海量数据中发现有用的信息和知识的需求越来越迫切，而这一需求导致了数据挖掘技术的出现和发展。数据挖掘的广义观点是：数据挖掘是从存放在数据库、数据仓库或其他信息库中的大量数据中发现有趣知识的过程。它采用机器学习、统计学、模式识别和数据可视化等技术，从数据中发现知识、规律或高层信息，并且可以使用户从不同角度观察或浏览它们，并将这些获得的知识或信息用于辅助决策、过程控制、信息管理和查询处理。随着空间数据采集、存储和处理等现代技术设备的迅速发展，积累了大量的城市电子地图数据库、城市规划道路网络数据库、用地现状数据库、地籍数据库等空间基础数据。为了解决“空间数据海量而知识贫乏”的瓶颈问题空间数据挖掘应运而生。与一般数据相比，空间数据具有空间性、时间性、多维性、海量性、复杂性、不确定性等特点，由此决定了空间数据挖掘需要克服更多的技术难关。李德仁教授在1994年于加拿大渥太华举行的GIS(Geographic Information System，地理信息系统)国际学术会议上， 首次提出了从GIS数据库中发现知识(Knowledge Discovery from GIS, 简称KDG)的
Apriori算法实例——322万知乎用户的关注话题关联分析_光环大数据
https://www.360docs.net/doc/692288084.html, Apriori算法实例——322万知乎用户的关注话题关联分析_光环大数据 用以前爬的知乎用户行为数据，跑了一下Apriori算法，发现了一些有意思的关联规则。以下是简略的分析过程。 数据采集 数据怎么来的？当然不是知乎给的，是爬虫来的。怎么爬的？这篇文章就不说了。 数据处理 之前爬虫的时候为了存储方便，把一个用户关联的话题以及每个话题下的回答情况存放一个长的字符串，这是一个坑。现在为了建模，得先把数据处理一下，用Python正则表达式从长字符串中把话题id抽取出来，然后使之变成一对多的规整的结构化数据框。这个过程使3220712行数据变成了36856177行。 关联分析 当然这里依然用R调包的方法来做关联分析。不过这个数据体量太大了，全量读的话单机内存会爆，更别说Apriori进行全表扫描、逐步迭代计算……所以选择一部分样本即可，这里取100w条数据作为样本来跑模型。 library(readr)library(arules)library(arulesViz)library(dplyr)topi c_info <- read_csv("E:/data/data/zhihu_topics.csv")Encoding(topic_info$topic) <- "gbk"user_topic_sample <- read_csv("E:/data/data/zhihu_user_topic_sample.csv")user_topic_sample <- user_topic_sample %>% left_join(topic_info[,1:2])trans <- as(split(user_topic_sample$topic,user_topic_sample$user_token),"trans
关联分析研究的进展
陈宇王廷， 张保稳， 何德全 （上海交通大学，上海 ２００２４０） 【摘 要】关联规则的发现是数据挖掘的一个重要方面，由于信息数据的急剧增长，面对浩如烟海的海量数据，为把这些数据转换成被人类充分利用的有价值信息，对关联规则挖掘算法进行研究就显得异常重要。总结了当今各种关联规则挖掘算法并对其加以分类，阐述了各类关联规则算法的特点，列举算法之间的差异，在时间和空间上进行比较，并且在此基础上对关联规则挖掘的未来趋势进行了分析和展望。【关键词】数据挖掘；关联分析；Apri or 算法；频繁项集 【中图分类号】T P181 【文献标识码】A 【文章编号】1009-8054(2010) 02-0084-04 Research Progress on Association Analysis CHEN Yu-ting, ZHANG Bao-wen, HE De-quan (Shanghai Jiaotong University, Shanghai 200240, China) 【Abstract 】The discovery of association rule is an important aspect of data mining. Due to the tremendous increase of information data and in order to transform these raw data into valuable information which could be best used by the people, it 's extremely important to study the mining algorithm. The paper summarizes various prevailing association rule mining algorithms, classifies them into four different types and makes comparisons between among various types of algorithms. And based on this, the future developments of the association rule mining algorithms are analyzed and forecasted.【Keywords 】data mining; association analysis; Apriori; frequent itemset 关联分析研究的进展 收稿日期：２００９－０８－１７ 作者简介：陈宇王廷，１９８５年生，男，上海交通大学在读硕士，研究方向：数据挖掘、关联分析；张保稳，男，上海交通大学副教授，研究方向：数据挖掘；何德全，男，中国工程院院士，上海交通大学信息安全工程学院院长，研究方向：信息安全。 ０ 引言 当今世界正处在一个信息迅速发展的时代，信息数量急剧增长，面对浩如烟海的海量数据，把这些数据转换成被人类充分利用的有价值信息的强烈需求，激发了数据挖掘技术的产生，其中关联规则的挖掘是目前数据挖掘领域中研究最为广泛的课题之一[1]。 强有力的关联规则挖掘算法，可以帮助决策者从海量数据中发现重要的数据模式，从而提取有价值的知识，逾越丰富数据到有用信息之间的鸿沟，对商业决策和科学研究做出巨大贡献。 １ 关联规则挖掘 文中在对典型的关联规则挖掘技术进行分析后，对关联分析进行了归纳。关联规则挖掘技术从整体上分为如下几类：按照事务数据集数据类型的不同可以划分为二值型关联规则挖掘与数值型关联规则挖掘；由于数据挖掘处理的多是大规模的数据库，一个挖掘任务的完成经常需要较长的时间，故按照处理器处理数据的方式不同可以划分为串行关联规则挖掘与并行关联规则挖掘；由于数据分布的分散性，有价值的模式经常出现在较高的概念层中，仅从较低的概念层上很难发现有用的模式，故按照是否对事务数据集进行概念分层又可以划分为单层次关联规则挖掘与多层次关联规则挖掘；由于当前事务数据库是多用户共享的共同资源，频繁的数据库更新通常是不可避免的，故按照事务数据集是否动态改变又可以划分为增量式关联规则挖掘与静态关联规则挖掘(见图1)。 1.1 二值型关联规则挖掘 （１） 基于ＳＱＬ的关联规则挖掘算法—ＳＥＴＭ［２］ 事务通常以关系数据库的格式存储，一条事物对应关系 图１ 关联规则挖掘的分类
数据挖掘算法之关联规则
数据挖掘算法之-关联规则挖掘(Association Rule) (2009-09-20 21:59:23) 转载 标签： 分类：DM dm 在数据挖掘的知识模式中，关联规则模式是比较重要的一种。关联规则的概念由Agrawal、Imielinski、Swami 提出，是数据中一种简单但很实用的规则。关联规则模式属于描述型模式，发现关联规则的算法属于无监督学习的方法。 一、关联规则的定义和属性 考察一些涉及许多物品的事务：事务1 中出现了物品甲，事务2 中出现了物品乙，事务3 中则同时出现了物品甲和乙。那么，物品甲和乙在事务中的出现相互之间是否有规律可循呢？在数据库的知识发现中，关联规则就是描述这种在一个事务中物品之间同时出现的规律的知识模式。更确切的说，关联规则通过量化的数字描述物品甲的出现对物品乙的出现有多大的影响。 现实中，这样的例子很多。例如超级市场利用前端收款机收集存储了大量的售货数据，这些数据是一条条的购买事务记录，每条记录存储了事务处理时间，顾客购买的物品、物品的数量及金额等。这些数据中常常隐含形式如下的关联规则：在购买铁锤的顾客当中，有70 ％的人同时购买了铁钉。这些关联规则很有价值，商场管理人员可以根据这些关联规则更好地规划商场，如把铁锤和铁钉这样的商品摆放在一起，能够促进销售。 有些数据不像售货数据那样很容易就能看出一个事务是许多物品的集合，但稍微转换一下思考角度，仍然可以像售货数据一样处理。比如人寿保险，一份保单就是一个事务。保险公司在接受保险前，往往需要记录投保人详尽的信息，有时还要到医院做身体检查。保单上记录有投保人的年龄、性别、健康状况、工作单位、工作地址、工资水平等。这些投保人的个人信息就可以看作事务中的物品。通过分析这些数据，可以得到类似以下这样的关联规则：年龄在40 岁以上，工作在A 区的投保人当中，有45 ％的人曾经向保险公司索赔过。在这条规则中，
基于关联规则的决策树算法
基于关联规则的决策树算法 汪海锐1,2，李 伟2 (1. 河海大学计算机与信息学院，江苏 常州 213022；2. 海军蚌埠士官学校，安徽 蚌埠 233012) 摘 要：通过将关联规则与决策树算法相结合，形成一种基于关联规则的决策树算法。该算法对不同时期同一事务的异种数据结构进行处理，得到一种可扩展的多分支分类决策树，使得改进后的决策树算法具有良好的可扩展性。该算法解决了传统分类算法在数据集维度发生变化时分类过程无法持续进行的问题。 关键词关键词：：决策树；关联规则；分类算法；扩展性；组合算法 Decision Tree Algorithm Based on Association Rules W ANG Hai-rui 1,2, LI Wei 2 (1. Institute of Computer & Information, Hohai University, Changzhou 213022, China; 2. Navy Petty Officer Academy, Bengbu 233012, China) 【Abstract 】This paper combines association rules and decision tree algorithm, and proposes a new decision tree classification based on association rule. The decision tree algorithm can handle dissimilar transaction data set record blocks which are same investigations conducted in different times to the same transactions. Through the decision tree algorithm, it can get a multi-crunodes decision tree, which has a good extendable performance. The algorithm solves the problem, which exists in the traditional classification, that is the traditional classification can not classify effectively and sustaine when dimensions of dataset change. 【Key words 】decision tree; association rule; classification algorithm; extendable performance; combining algorithm DOI: 10.3969/j.issn.1000-3428.2011.09.035 计 算 机 工 程 Computer Engineering 第37卷 第9期 V ol.37 No.9 2011年5月 May 2011 ·软件技术与数据库软件技术与数据库·· 文章编号文章编号：：1000—3428(2011)09—0104—03 文献标识码文献标识码：：A 中图分类号中图分类号：：TP311.12 1 概述 在数据挖掘的诸多分支中，分类具有极大的实际意义， 渐渐成为数据挖掘在生活中应用的一个重要课题，也使得各种分类算法成为当前的研究热点。在分类算法中，决策树算法[1-2]是一个极为经典的分类算法，有不少学者对其进行研究改进。对于现行的决策树算法，虽然不少学者从多个方面提出了改进，部分算法解决了其缺值处理、并行处理等局限性，但它们同时都具有一个不可回避的缺点：无法适应因采样数据时期不同而导致的属性值不一致问题。同时，传统的决策树算法对于很庞大的数据集而言是很不合适的，由此一些研究人员采用了不同的方法来处理这个问题，如并行的处理方法、多决策树合并算法来提高决策树算法的效率，为此，文献[3]对数据集进行划分，将大数据集划分成小的数据集，再 在小数据集上应用决策树算法，生成小的决策树，再将各个 小的决策树联合起来形成整个决策树。该方法虽然解决了大数据集的分类问题，但降低了分类的准确度。 本文结合关联规则与决策树算法形成一种新的分类算法，既具有决策树的优点，又具有关联规则可并行处理的性质。该算法主要着眼于现实世界的事务数据集是不断变化的，在数据的采集过程中可能会出现某段时间只采集某一事务数据的某些属性值样本，而后期的采集又增加了一些属性，从而形成了对同一事务不同时期的数据采集，构成异种数据集。在这些数据集中可能还会出现新增的类别，也可能会出现某些类别的消亡。在此情况下，按照传统的决策树算法，一旦某一时段的数据集采集完成就进行处理，则如果该时段之后的新增数据集增加了采样属性，那么旧的数据集就有可能会失效或无法使用。如果在新数据集采集完成之前已经对旧数据集进行处理，则造成前期所有的处理工作都无用。为此， 本文考虑利用不同时期的数据集，建立新的决策树算法，使决策树具备良好的伸缩性及可调整性。 2 基于关联规则的决策树算法 2.1 算法流程及简介 本文通过决策树算法与关联规则的结合形成基于关联规则的决策树算法，并对传统决策树算法与关联规则进行结合，形成新的分类算法，该算法同时具有决策树分类准确、易于理解等特点。本算法主要流程如图1所示。