粗糙集理论及其的应用共42页文档
粗糙集理论及其应用研究
粗糙集理论及其应用研究一、粗糙集理论概述粗糙集是一种用于解决不确定性问题的数学工具。
粗糙集理论中知识被理解为对事物进行区分的能力，在形式上表现为对论域的划分，因而通过论域上的等价关系表示。
粗糙集通过一对上、下近似算子来刻画事物，它不需要数据以外的任何先验知识，因此具有很高的客观性。
目前，粗糙集被广泛用于决策分析、机器学习、数据挖掘等领域[1~6]。
二、粗糙集中的基本概念[7]定义1 论域、概念。
设U是所需研究的对象组成的非空有限集合，称为一个论域，即论域U。
论域U的任意一个子集XU，称为论域U的一个概念。
论域U中任意一个子集簇称为关于U的知识。
定义2 知识库。
给定一个论域U和U上的一簇等价关系S，称二元组K=(U，S)是关于论域U的知识库或近似空间。
定义3 不可分辨关系。
给定一个论域U和U上的一簇等价关系S，若PS，且P≠?，则∩P仍然是论域U上的一个等价关系，称为P上的不可分辨关系，记做IND(P)。
称划分U/IND(P)为知识库K=(U，S)中关于论域U的P-基本知识。
定义4 上近似、下近似。
设有知识库K=(U，S)。
其中U为论域，S为U 上的一簇等价关系。
对于X∈U和论域U上的一个等价关系R∈IND(K)，则X关于R的下近似和上近似分别为：下近似R(X)=∪{Y∈U/R|YX}上近似R(X)=∪{Y∈U/R|Y∩X=?}集合的上近似和下近似是粗糙集中最核心的概念，粗糙集的数字特征以及拓扑特征都是由它们来描述和刻画的。
当R=(X)时，称X是R-精确集;当R(X)≠(X)时，称X是R-粗糙集，即X是粗糙集。
三、粗糙集理论的优势随着人们对粗糙集理论的不断研究，它的应用领域在不断扩大，粗糙集理论的优势在于:1)他不需要专家的经验知识，而仅利用现实实例数据本身提供的信息;2)能搜索数据的最小集合，能从实例数据中获取易于证实的规则知识，最后，它同时允许使用定性和定量的数据。
近年来，粗糙集理论应用到了许多领域。
粗糙集理论及其应用
x1
x2
S
粗糙集的基本理论介绍
（2）“含糊”（Vague）问题的提出 1904年谓词逻辑创始人G. Frege (弗 雷格)首次提出将含糊性归结到 “边界线 区域” (Boundary region)： 在论域上存在一些个体，它既不能被 分类到某一个子集上，也不能被分类到该 子集的补集上。
– 使用等价关系集R对离散表示的空间U进行划 分，知识就是R对U划分的结果，记为U|R。
• “知识库”的形式化定义
– 等价关系集R中所有可能的关系对U的划分 – 表示为：K = (U, R)
粗糙集理论的基本概念
• “信息系统”的形式化定义 – S = {U, A, V, f}， – U：对象的有限集 – A：属性的有限集，A=CD，C是条件属性子集， D是决策属性子集 – V： V pAVP ， Vp是属性P的域 – f：U × A → V是总函数，使得 对每个xi U, q A, 有f(xi, q) Vq • 一个关系数据库可看作一个信息系统，其“列”为 “属性”，“行”为“对象”。
主要内容
• • • • • • • • 1.粗糙集发展历程 2.粗糙集的基本理论介绍 3.粗糙集对集合理论的扩展 4.粗糙集对数理逻辑的拓展 5.粗糙集的不确定性度量方法研究 6.粗糙集的属性约简算法研究 7.粗糙集的扩展模型 8.粗糙集的典型应用
粗糙集的基本理论介绍
1980年，《数学：确 定性的丧失》
CRSSC2005, Anshan RSKT2008, Chengdu CRSSC2001, Chongqing CRSSC2003, RSFDGrC2003, Chongqing RSKT2006, Chongqing IFKT2008, Chongqing CRSSC2010, Chongqing
粗糙集理论介绍共43页文档
6、法律的基础有两个，而且只有两个……公平和实用。——伯克 7、有两种和平的暴力，那就是法律和礼节。——歌德
8、法律就是秩序，有好的法律才有好的秩序。——亚里士多德 9、上帝把法律和公平凑合在一起，可是人类却把它拆开。——查·科尔顿 10、一切法律都是无用的，因为好人用不着它们，而坏人又不会因为它们而变得规矩起来。——德谟耶克斯
粗糙集理论介绍
66、节制使快乐增加并使享受加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
粗糙集方法与应用
辽宁省物流航运管理系统工程重点实验室
2.2 不精确范畴、近似与粗糙集
上近似和下近似 X关于R的上近似(Upper Approximation)定义为： R X a U : a R X
R ( x ) 是所有与X相交非空的等价类[a]R的并集，是那些 可能属于X的对象组成的最小集合。
粗糙集（Rough Sets）理论是由波兰数学家Pawlak Z 于1982年提出的。 粗糙集方法是基于一个机构（或一组机构）关于现实的 大量数据信息，以对观察和测量所得数据进行分类的能 力为基础，从中发现、推理知识和分辨系统的某些特点、 过程、对象等的一种方法。 经过二十多年的发展以及研究的深入，粗糙集方法在理 论和实际应用上都取得了长足的发展。在知识发现、数 据挖掘、模式识别、故障检测、医疗诊断等领域得到了 广泛应用。
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2.1 知识与不可分辨关系
不可分辨关系是物种由属性集P表达时，论域U中的等价 关系。U|ind(P)表示由等价关系ind(P)划分的所有等价类， 且将其定义为与等价关系P的族相关的知识，称为P基本 知识。同时，也将U|ind(P)记为U|P，ind(P)的等价类称为 关系P的基本概念或基本范畴。
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1.2 粗糙集的应用及与其他领域的结合
三、粗糙集与其他相关理论和领域 粗糙集与模糊集、证据理论的关系 粗糙集和神经网络 粗糙集与遗传算法 粗糙集与支持向量 粗糙集与自动控制
辽宁省物流航运管理系统工程重点实验室
二、粗糙集基本理论
2.1 知识与不可分辨关系
2.2不精确范畴、近似与粗糙集
上近似和下近似 当集合X能表示成基本等价类组成的并集时，则称集合X 是R可精确定义的，称作R精确集；否则，集合X是R不可 精确定义的，称作R非精确集或R粗糙集。对于粗糙集可 近似利用两个精确集，即下近似和上近似来描述。 X关于R的下近似(Lower Approximation)定义为： R X a U : a R X R X 是由那些根据已有知识判断肯定属于X的对象所组成 的最大的集合。
粗糙集理论及其应用研究
粗糙集理论的核心内容
知识的约简与核
知识的约简： 通过删除不重 要的知识，保 留关键信息
核的概念：核 是知识的最小 表示，包含所 有必要信息
核的性质：核 具有独立性、 完备性和最小 性
核的求取方法： 基于信息熵、 信息增益等方 法进行求取
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决策表的简化
决策表：用于描述决策问题的表格 简化目标：减少决策表的规模，提高决策效率 简化方法：合并条件属性，删除冗余属性 简化效果：提高决策表的可读性和可理解性，降低决策复杂度
粗糙集理论在聚类分析中的应用：利用粗糙集理论处理不确定和不完整的数据，提高聚类 分析的准确性和效率。
聚类分析在数据挖掘中的应用：可以帮助发现数据中的模式和趋势，为决策提供支持。
粗糙集理论在其他领域的应用
决策支持系统
粗糙集理论可以帮助决策者 处理不确定性和模糊性
粗糙集理论在决策支持系统 中的应用
粗糙集理论可以提高决策支 持系统的准确性和效率
粗糙集理论在决策支持系统 中的实际应用案例分析
智能控制
粗糙集理论在模糊控制中的 应用
粗糙集理论在智能控制中的 应用
粗糙集理论在神经网络控制 中的应用
粗糙集理论在自适应控制中 的应用
模式识别
粗糙集理论在模式 识别中的应用
粗糙集理论在图像 识别中的应用
粗糙集理论在语音 识别中的应用
粗糙集理论在生物 信息学中的应用
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机器学习
粗糙集理论在机器学习中的应用 粗糙集理论在数据挖掘中的应用 粗糙集理论在模式识别中的应用 粗糙集理论在自然语言处理中的应用
粗糙集理论的属性重要性评估方法及其实际应用
粗糙集理论的属性重要性评估方法及其实际应用引言：粗糙集理论是一种用于处理不确定性和模糊性问题的数学工具，它在数据挖掘、模式识别和决策分析等领域中得到了广泛的应用。
在粗糙集理论中，属性重要性评估是一个重要的问题，它能够帮助我们识别出对决策结果具有重要影响的属性，从而提高决策的准确性和可靠性。
本文将介绍一种基于粗糙集理论的属性重要性评估方法，并探讨其在实际应用中的价值。
一、粗糙集理论概述粗糙集理论是由波兰学者Pawlak于1982年提出的，它是一种处理不确定性和模糊性问题的数学工具。
粗糙集理论通过将对象的属性进行划分，将属性值之间的差异进行模糊化处理，从而实现对不完备和不精确数据的分析和决策。
粗糙集理论的核心思想是近似和约简，即通过近似的方法对数据进行简化和压缩，从而提取出最重要的信息。
二、属性重要性评估方法在粗糙集理论中，属性重要性评估是一个关键问题。
属性重要性评估的目标是确定哪些属性对决策结果的影响最大，从而帮助我们进行决策和分析。
常用的属性重要性评估方法有正域、核和约简等方法。
1. 正域方法正域方法是一种基于粗糙集的属性重要性评估方法。
它通过计算属性在正域中的覆盖度来评估属性的重要性。
正域是指在给定条件下能够唯一确定决策结果的属性取值，它反映了属性对决策结果的贡献程度。
正域方法的优点是简单直观，容易理解和计算，但它没有考虑属性之间的依赖关系。
2. 核方法核方法是一种基于粗糙集的属性重要性评估方法。
它通过计算属性在核中的约简度来评估属性的重要性。
核是指在给定条件下能够唯一确定决策结果的最小属性集合，它反映了属性对决策结果的决定性影响。
核方法考虑了属性之间的依赖关系，能够更准确地评估属性的重要性，但计算复杂度较高。
3. 约简方法约简方法是一种基于粗糙集的属性重要性评估方法。
它通过对属性集合进行约简，得到一个最小的属性子集，从而实现对属性的重要性评估。
约简方法的优点是能够同时考虑属性之间的依赖关系和决策结果的覆盖度，能够更全面地评估属性的重要性。
粗糙集理论简介及应用介绍
粗糙集理论简介及应用介绍引言：在现代信息时代，数据的快速增长和复杂性给决策和问题解决带来了挑战。
为了更好地理解和分析数据，人们提出了许多数据挖掘和分析方法。
其中，粗糙集理论作为一种有效的数据处理方法，被广泛应用于各个领域。
本文将简要介绍粗糙集理论的基本概念以及其在实际应用中的一些案例。
一、粗糙集理论的基本概念粗糙集理论是由波兰学者Pawlak在20世纪80年代初提出的。
它是一种基于近似和不确定性的数学工具，用于处理不完全和不确定的信息。
粗糙集理论的核心思想是通过将数据划分为等价类来对数据进行描述和分析。
在这种划分中，数据被分为确定和不确定的部分，从而实现了对数据的粗糙描述。
1.1 粗糙集的等价关系粗糙集的等价关系是粗糙集理论的基础。
在粗糙集中，等价关系是指具有相同属性值的数据实例之间的关系。
通过等价关系，我们可以将数据实例划分为不同的等价类，从而实现对数据的刻画和分析。
1.2 下近似集和上近似集在粗糙集中，下近似集和上近似集是对数据的进一步描述。
下近似集是指具有最小确定性的数据实例的集合，而上近似集是指具有最大确定性的数据实例的集合。
通过下近似集和上近似集，我们可以更好地理解数据的不确定性和不完整性。
二、粗糙集理论的应用案例粗糙集理论在实际应用中具有广泛的应用价值。
以下将介绍一些典型的应用案例。
2.1 数据挖掘粗糙集理论在数据挖掘中被广泛应用。
通过粗糙集理论，我们可以对大量的数据进行分类和聚类。
例如，在医学领域，研究人员可以利用粗糙集理论对医疗数据进行分类，从而实现对疾病的诊断和治疗。
2.2 特征选择特征选择是数据挖掘和机器学习中的一个重要问题。
通过粗糙集理论，我们可以对数据中的特征进行选择，从而减少数据的维度和复杂性。
例如，在图像识别中，研究人员可以利用粗糙集理论选择最具代表性的图像特征，从而提高图像识别的准确性和效率。
2.3 决策支持系统粗糙集理论在决策支持系统中的应用也非常广泛。
通过粗糙集理论，我们可以对决策问题进行建模和分析。
粗糙集理论方法及其应用ppt课件
粗糙集概念示意图
粗糙集理论方法及其应用 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
2 粗粗糙糙集集理理论论思思想想
粗糙集理论方法及其应用 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
2.3 粗糙近似
定义 给定一个知识表示系统 S (U, A,V, f ) ， P A，X U ，x U ，集合 X 关于 I 的下近似、 上近似、负区及边界区分别为
apr (X ) {x U : I(x) X} p
aprP (X ) {x U : I(x) X }
neg p ( X ) {x U : I (x) X }
2.2 不可分辨关系 （Indiscribility relation)
❖ 不可分辨关系是一个等 价关系(自反 的、对称 的、传递的）。
❖ 包含对象x的等价类 记为I(x)。等价类与知 识粒度的表达相对应， 它是粗糙集主要概念， 如近似、依赖及约简等， 定义的基础
粗糙集理论方法及其应用 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程
决策属性(D)
U
a1
a2
a3
d
n1
High
Low
Low
Low
n2
Medium
High
Low
High
n3
High
High
High
High
粗糙集理论方法及其应用 病原体侵入机体，消弱机体防御机能，破坏机体内环境的相对稳定性，且在一定部位生长繁殖，引起不同程度的病理生理过程