数据挖掘 数据泛化
数据挖掘05数据立方体
（2）通过访问立方体单元，计算聚集。
可以优化访问单元组的次序，使得每个单元被访问的次数 最小化，从而减少内存访问和磁盘I/O的开销。
完全立方体计算的多路数组聚集方法(2)
一个包含A,B,C的3-D数组，假定维A,B,C的基数分别是40、400和 4000
8-12-76
28-7-75
25-8-70 …
Residence
3511 Main St., Richmond 345 1st Ave., Richmond
125 Austin Ave., Burnaby …
Phone # GPA 687-4598 3.67
253-9106 3.70
闭立方体 (1)
冰山方体的计算通过冰山条件（例：HAVING COUNT(*) >= min_sup）来减轻计算数据立方 体中不重要的聚集单元的负担，然而仍有大量 不感兴趣的单元需要计算
比如：最小支持度为10，假定100维的数据立方体 有两个基本方体：{(a1,a2,a3,…,a100):10, (a1,a2,b3,…,b100):10}，假设冰山条件为最小支持度 10
数据立方体计算与 数据泛化（2）
数据泛化
数据泛化
通过将相对层次较低的值（如属性age的数值）用较高层次 的概念（如青年、中年、老年）置换来汇总数据
1
2
概念层
3
(青年,中年,老年)
4
5
(17,18,19,…,34,35,36,…,56,57,…)
主要方法：
数据立方体（OLAP使用的方法） 面向属性的归纳方法
哪个是多路数组聚集 的最佳遍历次序？
Microsoft Word - 第二章 数据预处理
由于数据库系统所获数据量的迅速膨胀（已达 或 数量级），从而导致了现实世界数据库中常常包含许多含有噪声、不完整（ ）、甚至是不一致（ ）的数据。
显然对数据挖掘所涉及的数据对象必须进行预处理。
那么如何对数据进行预处理以改善数据质量,并最终达到完善最终的数据挖掘结果之目的呢？数据预处理主要包括:数据清洗（ ）、数据集成（ ）、数据转换（ ）和数据消减（ ）。
本章将介绍这四种数据预处理的基本处理方法。
数据预处理是数据挖掘（知识发现）过程中的一个重要步骤，尤其是在对包含有噪声、不完整，甚至是不一致数据进行数据挖掘时，更需要进行数据的预处理，以提高数据挖掘对象的质量，并最终达到提高数据挖掘所获模式知识质量的目的。
例如：对于一个负责进行公司销售数据分析的商场主管，他会仔细检查公司数据库或数据仓库内容，精心挑选与挖掘任务相关数据对象的描述特征或数据仓库的维度（ ），这包括：商品类型、价格、销售量等,但这时他或许会发现有数据库中有几条记录的一些特征值没有被记录下来；甚至数据库中的数据记录还存在着一些错误、不寻常（ ）、甚至是不一致情况,对于这样的数据对象进行数据挖掘,显然就首先必须进行数据的预处理,然后才能进行正式的数据挖掘工作。
所谓噪声数据是指数据中存在着错误、或异常（偏离期望值）的数据；不完整（ ）数据是指感兴趣的属性没有值；而不一致数据则是指数据内涵出现不一致情况（如：作为关键字的同一部门编码出现不同值）。
而数据清洗是指消除数据中所存在的噪声以及纠正其不一致的错误；数据集成则是指将来自多个数据源的数据合并到一起构成一个完整的数据集；数据转换是指将一种格式的数据转换为另一种格式的数据；最后数据消减是指通过删除冗余特征或聚类消除多余数据。
不完整、有噪声和不一致对大规模现实世界的数据库来讲是非常普遍的情况。
不完整数据的产生有以下几个原因：（ ）有些属性的内容有时没有，如：参与销售事务数据中的顾客信息；（ ）有些数据当时被认为是不必要的；（ ）由于误解或检测设备失灵导致相关数据没有记录下来；（ ）与其它记录内容不一致而被删除；（ ）历史记录或对数据的修改被忽略了。
数据挖掘的发展及其特点
算 法的性 能。 ． ａ ｇ 学 是 最 活跃 的 学 科 之 一 ， 在 ｈ 统 它
一
种聚类算法 ： Ｉ Ｃ 这是一种很 好 的聚 计算机 发明之前就诞生 了 ，迄 今 已有 几 ＢＲ Ｈ， 类算 法 ，具有很好的 聚类 品质和对 阶数 百年 的发 展历史 ？如 今相 当强大有效 的 的 不 敏感 性 。 统计方 法和工具 ，已成 为信息咨询业 的 （） ４ 数据 泛 化 、 约和 特 征 提 取研 基础 。 简 然而 ， 统计学和数据库技术结合得 究 。数据泛 化就 是为 了数据便 于理解 和 并不算快 ，就 当前 的数据挖 掘软件包 而
一
式 ，这些特征式表达 了数据集 的一 般特 响 应 曲 面 模 型 ， Ｎ Ｖ ＭＡ Ｏ Ａ、ｔ 、 Ａ Ｏ Ａ、 Ｎ Ｖ ｅ ． ｅ 征 。这些过 程都是 寻找数据 的一般 化描 线性 回归 、 判别 分 析 、 对数 归 、 义线 广
塾
；
维普资讯
和 Ｃ Ａ Ａ， 出 了 一 个 适 用 于 大 型 应 用 据挖掘 的基础理 论及其应用研 究。 ＬＲ 给
的聚类 算法 ： Ｌ Ｒ Ｎ 。Ｍ．ｓ ｒ 人针 Ｃ Ａ Ａ Ｓ Ｅｔ 等 ｅ
数据挖掘中的模型泛化能力评估方法
数据挖掘中的模型泛化能力评估方法数据挖掘是一门利用各种算法和技术从大量数据中提取有用信息的学科。
在数据挖掘中，模型泛化能力评估是一个非常重要的问题。
模型的泛化能力是指模型在未见过的数据上的表现能力，即模型对于新样本的预测能力。
在实际应用中，我们常常需要评估模型的泛化能力，以判断模型是否具有足够的准确性和可靠性。
评估模型的泛化能力是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
下面将介绍几种常用的模型泛化能力评估方法。
1. 留出法（Holdout Method）留出法是最简单的一种评估方法，将数据集划分为训练集和测试集两部分，训练集用于模型的训练，测试集用于评估模型的泛化能力。
通常情况下，将数据集的70%用作训练集，30%用作测试集。
留出法的优点是简单易行，缺点是对于数据集的划分非常敏感，可能会导致评估结果的偏差。
2. 交叉验证法（Cross Validation）交叉验证法是一种更为稳健的评估方法，它将数据集划分为K个子集，每次选取其中一个子集作为测试集，其余子集作为训练集，重复K次，最后将K次的评估结果取平均值。
交叉验证法的优点是能够更充分地利用数据集，减少评估结果的偏差。
常用的交叉验证方法有K折交叉验证和留一法（Leave-One-Out）。
3. 自助法（Bootstrap）自助法是一种通过有放回地重复抽样来评估模型泛化能力的方法。
它通过从原始数据集中有放回地抽取样本，构建多个训练集和测试集，重复多次训练和评估，最后将多次评估结果取平均值。
自助法的优点是能够更好地评估模型的泛化能力，缺点是会引入一定的重复样本，可能导致评估结果的偏差。
4. 自适应方法（Adaptive Methods）自适应方法是一种根据模型的训练情况动态调整评估方法的方法。
它根据模型在训练集上的表现调整测试集的大小、划分方法等参数，以更准确地评估模型的泛化能力。
自适应方法的优点是能够更灵活地适应不同模型和数据集的特点，缺点是需要更复杂的算法和计算。
数据挖掘及OLAP技术
数据挖掘及OLAP技术姓名：邓晨慧班级：1141302 学号：201140130209 江西抚州344000摘要：随着网络、数据库技术的迅速发展以及数据库管理系统的广泛应用，人们积累的数据越来越多。
数据总结是对数据进行浓缩,给出它的紧凑描述。
数据挖掘是从数据泛化的角度来讨论数据总结。
数据挖掘(Data Mining)就是从大量的实际应用数据中提取隐含信息和知识，它利用了数据库、人工智能和数理统计等多方面的技术，是一类深层次的数据分析方法。
数据挖掘、OLAP是当前基于大型数据库或数据仓库的新型信息分析技术，在许多领域得到广泛应用，取得了很好的成效。
如何将其应用于财务决策以提高决策的正确性、及时性，降低决策的风险，已成为财务管理领域的重要研究课题。
本文在介绍数据挖掘、OLAP技术及其相互关系的基础上，分析了财务决策领域应用这两种技术的现实必要性。
关键字：数据挖掘、OLAP。
1、引言：数据是知识的源泉。
但是,拥有大量的数据与拥有许多有用的知识完全是两回事。
过去几年中,从数据库中发现知识这一领域发展的很快。
广阔的市场和研究利益促使这一领域的飞速发展。
计算机技术和数据收集技术的进步使人们可以从更加广泛的范围和几年前不可想象的速度收集和存储信息。
收集数据是为了得到信息,然而大量的数据本身并不意味信息。
尽管现代的数据库技术使我们很容易存储大量的数据流,但现在还没有一种成熟的技术帮助我们分析、理解并使数据以可理解的信息表示出来。
在过去,我们常用的知识获取方法是由知识工程师把专家经验知识经过分析、筛选、比较、综合、再提取出知识和规则。
然而,由于知识工程师所拥有知识的有局限性,所以对于获得知识的可信度就应该打个折扣。
OLAP是在多维数据结构上进行数据分析的。
同时对多维数据进行分析是复杂。
一般在多维数据中取出（切片、切块）二维或三维数据来进行分析，或对层次的维进行钻取操作，向下钻取获得更综合的数据。
OLAP要适应大量用户同时使用同一批数据，适用于不同地理位置的分散化的决策。
数据挖掘知识点归纳
知识点一数据仓库1.数据仓库是一个从多个数据源收集的信息存储库，存放在一致的模式下，并且通常驻留在单个站点上。
2.数据仓库通过数据清理、数据变换、数据集成、数据装入和定期数据刷新来构造。
3.数据仓库围绕主题组织4.数据仓库基于历史数据提供消息，是汇总的。
5.数据仓库用称作数据立方体的多维数据结构建模，每一个维对应于模式中的一个或者一组属性，每一个单元存放某种聚集的度量值6.数据立方体提供数据的多维视图，并允许预计算和快速访问汇总数据7.提供提供多维数据视图和汇总数据的预计算，数据仓库非常适合联机分析处理，允许在不同的抽象层提供数据，这种操作适合不同的用户角度8.OLAP例子包括下钻和上卷，允许用户在不同的汇总级别上观察数据9.多维数据挖掘又叫做探索式多维数据挖掘OLAP风格在多维空间进行数据挖掘，允许在各种粒度进行多维组合探查，因此更有可能代表知识的有趣模式。
知识点二可以挖掘什么数据1.大量的数据挖掘功能，包括特征化和区分、频繁模式、关联和相关性分析挖掘、分类和回归、聚类分析、离群点分析2.数据挖掘功能用于指定数据挖掘任务发现的模式，分为描述性和预测性3.描述性挖掘任务刻画目标数据中数据的一般性质4.预测性挖掘任务在当前数据上进行归纳，以便做出预测5.数据可以与类或概念相关联6.用汇总、简洁、精确的表达描述类和概念，称为类/概念描述7.描述的方法有数据特征化（针对目标类）、数据区分（针对对比类）、数据特征化和区分8.数据特征化用来查询用户指定的数据，上卷操作用来执行用户控制的、沿着指定维的数据汇总。
面向属性的归纳技术可以用来进行数据的泛化和特征化，而不必与用户交互。
形式有饼图、条图、曲线、多维数据立方体和包括交叉表在内的多维表。
结果描述可以用广义关系或者规则（也叫特征规则）提供。
9.用规则表示的区分描述叫做区分规则。
10.数据频繁出现的模式叫做频繁模式，类型包括频繁项集、频繁子项集（又叫频繁序列）、频繁子结构。
模式识别与数据挖掘期末总结
模式识别与数据挖掘期末总结第一章概述1.数据分析是指采用适当的统计分析方法对收集到的数据进行分析、概括和总结，对数据进行恰当地描述，提取出有用的信息的过程。
2.数据挖掘(Data Mining，DM) 是指从海量的数据中通过相关的算法来发现隐藏在数据中的规律和知识的过程。
3.数据挖掘技术的基本任务主要体现在：分类与回归、聚类、关联规则发现、时序模式、异常检测4.数据挖掘的方法：数据泛化、关联与相关分析、分类与回归、聚类分析、异常检测、离群点分析、5.数据挖掘流程：（1）明确问题：数据挖掘的首要工作是研究发现何种知识。
（2）数据准备（数据收集和数据预处理）：数据选取、确定操作对象，即目标数据，一般是从原始数据库中抽取的组数据；数据预处理一般包括：消除噪声、推导计算缺值数据、消除重复记录、完成数据类型转换。
（3）数据挖掘：确定数据挖掘的任务，例如：分类、聚类、关联规则发现或序列模式发现等。
确定了挖掘任务后，就要决定使用什么样的算法。
（4）结果解释和评估：对于数据挖掘出来的模式，要进行评估，删除冗余或无关的模式。
如果模式不满足要求，需要重复先前的过程。
6.分类（Classification）是构造一个分类函数(分类模型)，把具有某些特征的数据项映射到某个给定的类别上。
7.分类过程由两步构成：模型创建和模型使用。
8.分类典型方法：决策树，朴素贝叶斯分类，支持向量机，神经网络，规则分类器，基于模式的分类，逻辑回归9.聚类就是将数据划分或分割成相交或者不相交的群组的过程，通过确定数据之间在预先指定的属性上的相似性就可以完成聚类任务。
划分的原则是保持最大的组内相似性和最小的组间相似性10.机器学习主要包括监督学习、无监督学习、半监督学习等1.（1）标称属性(nominal attribute)：类别，状态或事物的名字（2）：布尔属性（3）序数属性(ordinal attribute)：尺寸={小，中，大}，军衔，职称【前面三种都是定性的】（4）数值属性(numeric attribute）: 定量度量，用整数或实数值表示●区间标度(interval-scaled)属性：温度●比率标度(ratio-scaled)属性：度量重量、高度、速度和货币量●离散属性●连续属性2.数据的基本统计描述三个主要方面：中心趋势度量、数据分散度量、基本统计图●中心趋势度量：均值、加权算数平均数、中位数、众数、中列数（最大和最小值的平均值）●数据分散度量：极差（最大值与最小值之间的差距）、分位数（小于x的数据值最多为k/q，而大于x的数据值最多为(q-k)/q）、说明（特征化，区分，关联，分类，聚类，趋势/跑偏，异常值分析等）、四分位数、五数概括、离群点、盒图、方差、标准差●基本统计图：五数概括、箱图、直方图、饼图、散点图3.数据的相似性与相异性相异性：●标称属性：d(i,j)=1−m【p为涉及属性个数，m:若两个对象匹配为1否则p为0】●二元属性：d(i,j)=p+nm+n+p+q●数值属性：欧几里得距离：曼哈顿距离：闵可夫斯基距离：切比雪夫距离：●序数属性：【r是排名的值，M是排序的最大值】●余弦相似性：第三章数据预处理1.噪声数据：数据中存在着错误或异常（偏离期望值），如：血压和身高为0就是明显的错误。
数据挖掘作业
1.下表由雇员数据库的训练数据组成，数据已泛化。
例如，年龄“31…35”表示31到35的之间。
对于给定的行，count表示department, status, age和salary在该行上具有给定值的元组数。
status是类标号属性。
1)如何修改基本决策树算法，以便考虑每个广义数据元组（即每个行）的count。
Status 分为2个部分：Department分为4个部分：Senior 共计52 Sales 共计110Junior 共计113 Systems 共计31Marketing 共计14Secretary 共计10Age分为6个部分：Salary分为6各部分：21…25 共计20 26K…30K 共计4626…30 共计49 31K…35K 共计4031…35 共计79 36K…40K 共计436…40 共计10 41K…45K 共计441…45 共计3 46K…50K 共计6346…50 共计4 66K…70K 共计8Info(D)=−52165log252165−113165log2113165=0.889位Info(departmet)=−110165∗(−30110log230110−80110log280110)+31165∗(−831log2831−23 31log22331)+14165∗(−1014log21014−414log2414)+10165∗(−410log2410−610log2610)=0.8504位Gain(department)=Info(D)−Info(department)=0.0386位Info(age)=−20165∗(−020log2020−2020log22020)+49165∗(−049log2049−4949log24949)+79165∗(−3579log23575−3479log23479)+10165∗(−1010log21010−010log2010)+3165∗(−33log233−03log203)+4 165∗(−44log244−04log204)=0.4998位Gain(age)=Info(D)−Info(age)=0.3892位Info(salary)=−46165∗(−046log2046−4646log24646)+40165∗(−040log2040−4040log24040)+4165∗(−44log244−04log204)+63165∗(−3063log23063−3363log23363)+8165∗(−88log288−08log208)=0.3812位Gain(salary)=Info(D)−Info(salary)=0.5078位由以上的计算知按信息增益从大到小对属性排列依次为：salary、age、department，所以定由这个表可知department和age的信息增益将都为0。
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闭立方体 (1)
? 冰山方体的计算通过冰山条件（例：HAVING COUNT(*) >= min_sup）来减轻计算数据立方 体中不重要的聚集单元的负担，然而仍有大量 不感兴趣的单元需要计算
? 比如：最小支持度为10，假定100维的数据立方体 有两个基本方体：{(a1,a2,a3,…,a100):10, (a1,a2,b3,…,b100):10}，假设冰山条件为最小支持度 10
数据立方体计算与 数据泛化
数据泛化
? 数据泛化
? 数据库中的数据和对象通常包含原始概念层的细节信息，数 据泛化就是将数据库中的跟任务相关的大型数据集从相对较 低的概念层抽象到较高的概念层的过程。
1
2
概念层
3
4
5
(Month, *, *) (Month, city, customer_group)
? 主要方法：
? 闭立方体：一个仅有闭单元组成的数据立方体
? 例如：
(a1,a2,*,*,…,*):20
(a1,a2,a3,…, a100):10
(a1,a2,b3,…, b100):10
立方体外壳
? 部分物化的另外一种策略：仅预计算涉及少数 维的方体（比如3到5维），这些立方体形成对 应数据立方体的外壳
? 利用外壳对其他的维组合查询进行快速计算 ? 仍将导致大量方体（n很大时），类似的我们可以
? 祖先和子孙单元
? i-D单元a=(a1,a2,...,an, measuresa)是j-D单元 b=(b1,b2,...,bn, measureb)的祖先，当且仅当
? (1)i<j，并且 ? (2)对于1≤m ≤ n，只要am 甥有就?尠有尪am=bm
冰山立方体 (1)
? 为了确保快速的联机分析，有时希望预计算整 个立方体（所有方体的所有单元）
? 则需计算和存储的单元仍是海量： 2101-6个 ? 如：(a1,a2,a3,…,a99,*):10, ( a1,*,a3,…,a100):10
闭立方体 (2)
? 闭单元
? 一个单元c是闭单元，如果单元c不存在一个跟c有着相 同度量值的后代d
? 例如：上述例子中，任何一个(a1,a2,a3,*,*,…,*):10,都和 他的后代有相同度量值
? 最底层的方体ABC是基本方 A 体，包含所有3个维
? 最顶端的方体（顶点）只包 AB 含一个单元的值，泛化程度 最高
? 上卷和下钻操作与数据立方 体的对应
()
B
C
AC
BC
ABC
数据立方体---基本概念(2)
? 基本方体的单元是 基本单元 ，非基本方体的单元 是聚集单元
? 聚集单元在一个或多个维聚集，每个聚集维用? 表示 ? E.g. (city, *, year, measure) ? m维方体：(a1,a2,...,an)中有m个不是*
? n维数据立方体包含2n个方体
? 如果考虑概念分层
n
T
?
? i?
1(Li
?
1)
? 部分物化是存储空间和响应时间的折中方案
? 事实上，很多高维方体都是稀疏的（包含很多度量 值为0的单元）
冰山立方体 (2)
? 对于稀疏的数据立方体，我们往往通过指定一个 最小支持度阈值（也称冰山条件），来进行部分 物化，这种部分物化的方体称之为冰山方体。比 如：
? 块还可以进一步被压缩，以避免空数组单元导致的空间浪 费（处理稀疏立方体）
? （2）通过访问立方体单元，计算聚集。
? 可以优化访问单元组的次序，使得每个单元被访问的次数 最小化，从而减少内存访问和磁盘 I/O的开销。
完全立方体计算的多路数组聚集方法(2)
? 一个包含A,B,C的3-D数组，假定维 A,B,C的基数分别是 40、400和 4000
? 将排序、散列(hashing)和分组操作应用于维的属性，以便对相关元组 重新排序和聚类
立方体计算的一般策略 (2)
? 优化技术2：同时聚集和缓存中间结果
? 由先前计算的较低层聚集来计算较高层聚集，而非 从基本方体开始计算，减少I/O
? 优化方法3(b如ran，ch,计item算) ，Cb显ran然ch，利可用以前利者用更C有(b效ranch, year) 或者
? 数据立方体（ OLAP使用的方法） ? 面向属性的归纳方法
两种不同类别的数据挖掘
? 从数据分析的角度看，数据挖掘可以分为描述 性挖掘和预测性挖掘
? 描述性挖掘：以简洁概要的方式描述数据，并提供 数据的有趣的一般性质。
? E.g. 数据泛化就是一种描述性数据挖掘
? 预测性数据挖掘：通过分析数据建立一个或一组模 型，并试图预测新数据集的行为。
? 优化技术 4：可以使用 Apriori剪枝方法有效的 计算冰山方体
? 如果给定的单元不能满足最小支持度，则该单元的 后代也都不满足最小支持度
完全立方体计算的多路数组聚集方法(1)
? 使用多维数组作为基本数据结构，计算完全数 据立方体
? 一种使用数组直接寻址的典型MOLAP方法
? 计算步骤
? （1）将数组分成块（chunk,一个可以装入内存的 小子方）
? E.g 分类、回归分析等
数据立方体的物化
? 数据立方体有利于多维数据的联机分析处理
? 数据立方体使得从不同的角度对数据进行观察成为 可能
? 方体计算（物化）的挑战：海量数据，有限的 内存和时间
? 海量数据运算对大量计算时间和存储空间的要求
数据立方体---基本概念(1)
? 数据立方体可以被看成是一 个方体的格，每个方体用一 个group-by表示
? COMPUTE CUBE Sales_Iceberg AS ? SELECT month, city, cust_grp, COUNT(*) ? FROM Sales_Info ? CUBE BY month, city, cust_grp ? HAVING COUNT(*) >= min_sup
利用方体的兴趣度，选择只预计算立方体外壳的部 分
立方体计算的一般策略 (1)
? 一般，有两种基本结构用于存储方体
? 关系OLAP（ROLAP ）
? 底层使用关系模型存储数据
? 多维OLAP（MOLAP）
? 底层使用多维数组存储数据
? 无论使用哪种存储方法，都可以使用以下立方体计算 的一般优化技术
? 优化技术1：排序、散列和分组