数据挖掘与算法分析概述
数据挖掘算法_聚类数据挖掘
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基于质心的 k－means聚类算法
坐标表示 5 个点｛ X1,X2,X3,X4,X5｝作为一个聚类分析的二维
样 本 ： X1＝（0,2），X2＝（0,0），X3＝（1.5,0），X4＝ （5,0），X5＝（5,2）。假设要求的簇的数量k=2。
聚类分析的应用实独立变量 数目增加时， 发现簇的难 度开始增加
美陆军委托他人研究如何重新设计女兵服装，目 的在于减少不同尺码制服的库存数，但必须保证 每个士兵都有合体的制服。 选取了3000名女性，每人有100多个度量尺寸。
常见的聚类方法--划分聚类方法
典型的应用
作为一个独立的分析工具，用于了解数据的分布； 作为其它算法的一个数据预处理步骤；
应用聚类分析的例子
市场销售: 帮助市场人员发现客户中的不同群体， 然后用这些知识来开展一个目标明确的市场计划； 土地使用: 在一个陆地观察数据库中标识那些土地 使用相似的地区；
保险: 对购买了汽车保险的客户，标识那些有较高 平均赔偿成本的客户；
第1步：由样本的随机分布形成两个簇： C ＝｛X1,X2,X4｝和C2＝｛X3,X5｝。 这两个簇的质心M1和M2是：
1
1 2
M ＝｛(0+0+5)/3,(2+0+0)/3｝＝｛1.66，0.66｝；
M ＝｛（1.5+5）/2，（0+2）/2｝＝｛3.25，1.00｝；
基于质心的 k－means聚类算法
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数据挖掘原理、 算法及应用第5章 聚类方法
第5章 聚类方法
5.1 概述 5.2 划分聚类方法 5.3 层次聚类方法 5.4 密度聚类方法 5.5 基于网格聚类方法 5.6 神经网络聚类方法：SOM 5.7 异常检测
第5章 聚类方法
5.1 概 述
聚类分析源于许多研究领域，包括数据挖掘、统计学、 机器学习、模式识别等。它是数据挖掘中的一个功能，但也 能作为一个独立的工具来获得数据分布的情况，概括出每个 簇的特点，或者集中注意力对特定的某些簇作进一步的分析。 此外，聚类分析也可以作为其他分析算法 (如关联规则、分 类等)的预处理步骤，这些算法在生成的簇上进行处理。
凝聚的方法也称为自底向上的方法，一开始就将每个对 象作为单独的一个簇，然后相继地合并相近的对象或簇，直 到所有的簇合并为一个，或者达到终止条件。如AGNES算法 属于此类。
第5章 聚类方法
(3) 基于密度的算法(Density based Methods)。 基于密度的算法与其他方法的一个根本区别是： 它不是 用各式各样的距离作为分类统计量，而是看数据对象是否属 于相连的密度域，属于相连密度域的数据对象归为一类。如 DBSCAN (4) 基于网格的算法(Grid based Methods)。 基于网格的算法首先将数据空间划分成为有限个单元 (Cell)的网格结构，所有的处理都是以单个单元为对象的。这 样处理的一个突出优点是处理速度快，通常与目标数据库中 记录的个数无关，只与划分数据空间的单元数有关。但此算 法处理方法较粗放，往往影响聚类质量。代表算法有STING、 CLIQUE、WaveCluster、DBCLASD、OptiGrid算法。
(3) 许多数据挖掘算法试图使孤立点影响最小化，或者排除 它们。然而孤立点本身可能是非常有用的，如在欺诈探测中， 孤立点可能预示着欺诈行为的存在。
基于数据挖掘的分类算法综述
时， 分类 的准确 度较 高 ； 否则 ， 准确 度较 低 。这是 该算 法 的主要 特点 。另外 ， 算 法没有 分类 规则 输 出。 该
１ ３ 人工 神经 网络 ．
几十年来 ， 提出了许多种人脑信息处理神经网络模型。这些模型在信息处理 、 人工生命 、 模式识别 、 自 动 控制 、 助决 策等 领域得 到 不断 应用 发展 。其 中 ， 向传 播模 型 （ Ｐ Ｂ ｃ ｒｐｇｔｎ ） 一种 多层 结 辅 反 Ｂ （ ａｋｐｏａａｏ ） 是 ｉ 构 的前 向 网络 ， 是 目前应 用 最广 泛 的一种前 向神经 网络 模型 。Ｂ 它 Ｐ网络被 广泛深 入应 用得 益 于它 有其 它
统 计 方法 进行 知识 学 习 。
分类 （ ｌｓ ｆ ａ ｏ ） 数据 挖 掘 中的一 个 重 要 概 念 。数 据 分 类 （ ａａＣａｓ ｃｔ ｎ 一 般 分 为 两 个 步 Ｃａｓ ｃｔ ｎ 是 ｉ ｉ ｉ Ｄ ｔ ｌ ｉ ａｉ ） ｓｆ ｏ ｉ 骤 ： 一 步是建 立 分类模 型 ， 第 描述 预 定 的数 据 类集 或概 念集 。通 过分 析有 属性 描述 的数据 库元 组来 构 造模 型 。通 常 ， 这样 的分类 模 型 以分类 规 则集 、 策树 或数 学 公式 等 形式 给 出 ； 二 步是 使 用 分 类 对新 的数 据 决 第 集 进 行划 分 ， 主要 涉及 分类 规则 的准确性 、 分适 合 、 盾划 分 的 取舍 等 。一 个 好 的分 类 规 则 集 合应 该 是 过 矛 对 新 的数 据集 而 言具有 很 高 的准确 性 、 可 能少 的矛 盾 划分 以及 较小 的规则 集 。本 文 介 绍 了几 种典 型 的 尽
隐层 单元 ， 就能 够 以任意 的精 度逼 近任 意 的 函数 ， 而表 明 Ｂ 从 Ｐ网络可 以作 为一 个通 用 的 函数 逼近 器 。事
数据挖掘概述
7.1 数据挖掘简介
数据挖掘技术 当前国际上数据库、信息管理及决策领域的前沿 研究方向 引起学术界和工业界的广泛关注
7.1 数据挖掘简介
简单地说，数据挖掘是从大量数据中提取或“挖 掘”知识的过程。通过数据挖掘，有价值的知识、 规则或高层次的信息就可以从数据库或相关数据 集合中抽取出来，并从不同的角度显示，从而使 大型数据库和数据仓库成为一个丰富可靠的数据 资源，为决策服务。
常用的优化方法有爬山（Hill-Climing）、最陡峭下降 （Steepest-Descend）、期望最大化（ExpectationMaximization, EM）等。常用的搜索方法有贪婪搜索、分支 界定法、宽度（深度）优先遍历等。
7.2.5 搜索和优化方法
传统的统计和机器学习算法都假定数据是可以全部放入内存的， 所以不太关心数据管理技术。对于数据挖掘工作者来说， GB甚至TB数量级的数据是常见的。海量数据，应该设计有 效的数据组织和索引技术，或者通过采样、近似等手段， 来减少数据的扫描次数，从而提高数据挖掘算法的效率。
7.1.6 数据挖掘的应用
1．金融业 对帐户进行信用等级的评估
从已有的数据中分析得到信用评估的规则或标 准，即得到“满足什么样条件的帐户属于哪一 类信用等级”，并将得到的规则或评估标准应 用到对新的帐户的信用评估，这是一个获取知 识并应用知识的过程。
7.1.6 数据挖掘的应用
对庞大的数据进行主成分分析，剔除无关的甚至是错 误的、相互矛盾的数据“杂质”
1 9 9 1 年 到 1 9 9 4 年 每 年 举 行 一 次 Workshop on Knowledge Discovery in Database
1995年开始举行每年一届的KDD国际会议 AAAI和IJCAI这两大AI系统会议均开设了KDD专题
数据挖掘原理与算法02精品PPT课件
2020/10/8
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数据的选择与整理
没有高质量的数据就不可能有高质量的挖掘结果。为了得 到一个高质量的适合挖掘的数据子集，一方面需要通过数 据清洗来消除干扰性数据，另一方面也需要针对挖掘目标 进行数据选择。数据选择的目的是辨别出需要分析的数据 集合，缩小处理范围，提高数据采掘的质量。数据选择可 以使后面的数据挖掘工作聚焦到和挖掘任务相关的数据子 集中。不仅提高了挖掘效率，而且也保证了挖掘的准确性。
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1.问题定义阶段的功能
KDD是为了在大量数据中发现有用的令人感兴趣 的信息，因此发现何种知识就成为整个过程中第 一个也是最重要的一个阶段。
在问题定义过程中，数据挖掘人员必须和领域专 家以及最终用户紧密协作
一方面了解相关领域的有关情况，熟悉背景知识，弄清 用户要求，确定挖掘的目标等要求；
本章也对KDD系统项目的过程化管理、交互式数据挖掘过 程以及通用的KDD原型系统进行讨论，使读者从软件项目 管理角度来更好地理解KDD过程。最后对数据挖掘语言的 类型和特点进行介绍。
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知识发现是一个系统化的工作
从源数据中发现有用知识是一个系统化的工作。 首先必须对可以利用的源数据进行分析，确定合 适的挖掘目标。然后才能着手系统的设计和开发。
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数据清洗与预处理
在开始一个知识发现项目之前必须清晰地定义挖掘目标。虽然挖掘的 最后结果是不可预测的，但是要解决或探索的问题应该是可预见的。 盲目性地挖掘是没有任何意义的。如果所集成的数据不正确，数据挖 掘算法输出的结果也必然不正确，这样形成的决策支持是不可靠的。 因此，要提高挖掘结果的准确率，数据预处理是不可忽视的一步。
数据挖掘概述
数据挖掘是20世纪90年代中期兴起的决策支持新技术，是基于大规模数据库的决策支持系统的核心，它是从数据库中发现知识的核心技术。
数据挖掘能够对数据库中的数据进行分析，以获得对数据更加深入的了解。
数据挖掘技术经历了三个演变时期。
第一时期称为机器学习时期，在这时期人们将已知的并且已经成功解决的事例输入计算机，由计算机对输入的事例进行总结产生相应的规则，在把总结出来的这些规则应用于实践；第二时期称为神经网络技术时期，这一时期人们关注的重点主要是在知识工程领域，向计算机输入代码是知识工程的重要特征，然而，专家们在这方面取得的成果并不理想，因为它投资大、效果差。
第三时期称为KDD时期，即数据挖掘现阶段所处的时期。
它是在20世纪80年代神经网络理论和机器学习理论指导下进一步发展的成果。
当时的KDD全称为数据库知识发现。
它一般是指从样本数据中寻找有用信息或联系的全部方法，如今人们已经接受这个名称，并用KDD这个词来代替数据挖掘的全部过程。
这里我们需要指出的是数据挖掘只是整个KDD过程中的一个重要过程。
数据仓库技术的发展促进了数据挖掘的发展，因为数据仓库技术为数据挖掘提供了原动力。
但是，数据仓库并不是数据挖掘的唯一源泉，数据挖掘不但可以从数据库中提取有用的信息，而且还可以从其它许多源数据中挖掘有价值的信息。
数据挖掘(Data Mining，DM)，也称数据库中知识发现(knowlegde discovery in database，KDD)，就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的及随机的实际数据中提取隐含在其中的、未知的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。
现在与之相应的有很多术语，如数据分析、模式分析、数据考古等。
我们从数据挖掘的定义中可以看出它包含了有几层意义：所使用的样本数据一般要求是有代表性的、典型的、可靠的；在样本数据中发现的规律是我们需要的；在样本数据中发现的规律能够被我们理解、接受、运用。
数据挖掘过程从数据库中发现知识，简称KDD，是20世纪80年代末开始的，现在人们把KDD 过程可定义为从数据集中识别出有效的、新颖的、潜在有用的，以及最终可以理解的模式的高级处理过程[14]。
《数据分析与数据挖掘》课程教学大纲
《数据分析与数据挖掘》课程教学大纲引言概述：《数据分析与数据挖掘》是一门重要的课程，它在培养学生数据分析能力和数据挖掘技术方面起着关键作用。
本文将详细介绍该课程的教学大纲，包括课程目标、教学内容、教学方法、考核方式等。
一、课程目标：1.1 培养学生的数据分析思维：通过该课程的学习，学生将掌握数据分析的基本方法和技巧，培养数据分析思维，能够利用数据解决实际问题。
1.2 培养学生的数据挖掘技术：课程将介绍数据挖掘的基本概念和常用算法，培养学生掌握数据挖掘技术，能够从大量数据中发现有价值的信息。
1.3 培养学生的团队合作能力：课程将通过实际案例和项目，培养学生的团队合作能力，使他们能够在团队中协作解决实际问题。
二、教学内容：2.1 数据分析基础知识：介绍数据分析的基本概念、数据类型、数据清洗和预处理等内容，为后续学习打下基础。
2.2 数据挖掘算法：学习数据挖掘的常用算法，包括聚类分析、分类算法、关联规则挖掘等，了解算法原理和应用场景。
2.3 数据可视化：介绍数据可视化的方法和工具，培养学生对数据的可视化分析能力，使得数据分析结果更加直观和易懂。
三、教学方法：3.1 理论授课：通过讲解理论知识，使学生掌握数据分析和数据挖掘的基本概念和方法。
3.2 实践操作：通过实际案例和项目，让学生亲自动手进行数据分析和数据挖掘，提升实际操作能力。
3.3 团队合作：组织学生进行团队项目，培养学生的团队合作能力和解决实际问题的能力。
四、考核方式：4.1 课堂作业：布置课堂作业，检验学生对理论知识的掌握和理解。
4.2 项目实践：要求学生完成一个数据分析或者数据挖掘项目，考核学生的实际操作能力和团队合作能力。
4.3 期末考试：进行综合性的理论考试，考察学生对整个课程的综合掌握程度。
五、总结：《数据分析与数据挖掘》课程教学大纲旨在培养学生的数据分析能力和数据挖掘技术，通过理论教学和实践操作，使学生能够熟练掌握数据分析和数据挖掘的基本方法和技巧。
大数据行业数据挖掘与分析方案
大数据行业数据挖掘与分析方案第1章引言 (3)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 研究目标与内容 (3)第2章大数据行业概述 (4)2.1 行业发展现状 (4)2.2 行业市场规模与增长趋势 (4)2.3 行业竞争格局 (4)第3章数据来源与采集 (4)3.1 数据来源概述 (4)3.2 数据采集方法与工具 (5)3.3 数据预处理技术 (5)第4章数据挖掘算法与应用 (6)4.1 常见数据挖掘算法概述 (6)4.2 分类算法及其应用 (6)4.3 聚类算法及其应用 (6)第5章数据分析方法与模型 (7)5.1 描述性统计分析 (7)5.1.1 频率分析 (7)5.1.2 统计量度分析 (7)5.1.3 分布特征分析 (7)5.1.4 异常值分析 (7)5.2 关联规则分析 (7)5.2.1 Apriori算法 (7)5.2.2 FPgrowth算法 (7)5.2.3 关联规则评估 (7)5.3 预测模型构建 (7)5.3.1 线性回归模型 (8)5.3.2 决策树模型 (8)5.3.3 神经网络模型 (8)5.3.4 集成学习模型 (8)5.3.5 模型评估与优化 (8)第6章用户行为分析与挖掘 (8)6.1 用户行为数据概述 (8)6.2 用户行为分析指标体系 (8)6.2.1 用户活跃度指标 (8)6.2.2 用户行为深度指标 (9)6.2.3 用户价值指标 (9)6.2.4 用户满意度指标 (9)6.3 用户画像构建 (9)6.3.1 数据收集 (9)6.3.2 数据预处理 (9)6.3.3 特征提取 (9)6.3.4 标签 (9)6.3.5 用户画像应用 (10)第7章产品推荐系统设计与优化 (10)7.1 推荐系统概述 (10)7.2 协同过滤算法 (10)7.2.1 用户协同过滤 (10)7.2.2 物品协同过滤 (10)7.2.3 协同过滤算法的优化 (10)7.3 深度学习在推荐系统中的应用 (10)7.3.1 神经协同过滤 (11)7.3.2 序列模型 (11)7.3.3 注意力机制 (11)7.3.4 多任务学习 (11)第8章大数据行业应用案例 (11)8.1 金融行业应用 (11)8.1.1 贷款风险评估 (11)8.1.2 智能投资顾问 (11)8.1.3 信用卡欺诈检测 (11)8.2 零售行业应用 (11)8.2.1 客户细分与精准营销 (12)8.2.2 库存管理优化 (12)8.2.3 个性化推荐系统 (12)8.3 医疗行业应用 (12)8.3.1 疾病预测与防控 (12)8.3.2 个性化治疗方案 (12)8.3.3 医疗资源优化配置 (12)8.3.4 药物研发 (12)第9章数据挖掘与分析在行业中的价值 (12)9.1 优化决策过程 (12)9.1.1 提高决策效率 (12)9.1.2 降低决策风险 (13)9.1.3 提升决策质量 (13)9.2 提升企业竞争力 (13)9.2.1 产品与服务优化 (13)9.2.2 市场营销策略改进 (13)9.2.3 运营管理优化 (13)9.3 促进产业创新与发展 (13)9.3.1 技术创新 (13)9.3.2 业务模式创新 (13)9.3.3 产业链优化 (13)第10章挑战与展望 (14)10.1 数据挖掘与分析的挑战 (14)10.1.1 数据质量和完整性 (14)10.1.2 数据安全和隐私保护 (14)10.1.3 算法和模型优化 (14)10.2 技术发展趋势 (14)10.2.1 人工智能技术的融合 (14)10.2.2 分布式计算和存储技术 (14)10.2.3 边缘计算技术 (14)10.3 行业应用前景展望 (14)10.3.1 智能决策支持 (14)10.3.2 金融风险管理 (15)10.3.3 智能医疗与健康 (15)10.3.4 智能城市 (15)第1章引言1.1 研究背景与意义信息技术的飞速发展，大数据时代已经来临。