粗糙集理论与应用发展
粗糙集理论的实际应用场景

粗糙集理论的实际应用场景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,它在现实生活中有着广泛的应用场景。
本文将探讨粗糙集理论在数据挖掘、医学诊断和金融风险评估等领域的实际应用。
数据挖掘是当今信息时代的热门领域,而粗糙集理论在数据挖掘中发挥着重要作用。
通过粗糙集理论,我们可以从大量的数据中提取出有用的信息和规律。
例如,在市场营销中,企业可以利用粗糙集理论分析消费者的购买行为和偏好,从而制定更精准的营销策略。
此外,粗糙集理论还可以应用于图像识别、语音识别等领域,帮助计算机更好地理解和处理复杂的信息。
医学诊断是另一个粗糙集理论的重要应用领域。
在医学诊断中,患者的病情常常是复杂和模糊的,而粗糙集理论可以帮助医生进行更准确的诊断。
通过将患者的病情和症状进行模糊化处理,然后利用粗糙集理论进行分类和判断,医生可以更好地了解患者的病情和病因,并制定出更科学的治疗方案。
此外,粗糙集理论还可以应用于医学图像分析、基因识别等领域,帮助医生更好地理解和分析医学数据。
金融风险评估是金融领域中一个重要的应用场景。
在金融市场中,风险是无处不在的,而粗糙集理论可以帮助金融机构更好地评估和管理风险。
通过对金融数据进行模糊化处理,然后利用粗糙集理论进行分类和分析,金融机构可以更准确地评估不同投资产品的风险水平,并采取相应的风险控制措施。
此外,粗糙集理论还可以应用于信用评级、投资组合优化等领域,帮助金融机构更好地进行风险管理和决策。
除了上述应用场景,粗糙集理论还可以在许多其他领域发挥作用。
例如,在工程设计中,粗糙集理论可以帮助工程师更好地分析和处理不确定性因素,从而提高设计的可靠性和稳定性。
在城市规划中,粗糙集理论可以帮助城市规划师更好地理解和分析城市的发展趋势和需求,从而制定更科学和合理的规划方案。
在环境保护中,粗糙集理论可以帮助环保部门更好地评估和管理环境污染的风险和影响。
综上所述,粗糙集理论在数据挖掘、医学诊断、金融风险评估等领域有着广泛的应用。
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
0
0
0
0
1
2
3
4
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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ห้องสมุดไป่ตู้添加标题
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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。
粗糙集理论的应用领域及研究现状

粗糙集理论的应用领域及研究现状摘要:粗糙集理论是一种基于不完备信息的数学模型,具有广泛的应用领域。
本文将介绍粗糙集理论的基本概念和原理,并探讨其在数据挖掘、模式识别、决策分析等领域的应用。
同时,还将介绍粗糙集理论在实际研究中的现状和挑战。
1. 引言粗糙集理论是由波兰学者Pawlak于1982年提出的一种基于不完备信息的数学模型。
它通过将数据集划分为等价类,可以有效地处理不确定和模糊的信息。
粗糙集理论在多个学科领域中得到了广泛的应用,如数据挖掘、模式识别、决策分析等。
2. 粗糙集理论的基本概念和原理粗糙集理论的核心概念是“粗糙集”,它是指在不完备信息条件下,将数据集划分为等价类的过程。
在粗糙集理论中,等价类被称为“粗糙集”,而等价类之间的差异被称为“粗糙度”。
粗糙度越小,等价类之间的差异越小,数据集的信息越完备。
粗糙集理论的基本原理是“下近似”和“上近似”。
下近似是指用最少的信息描述数据集的特征,上近似是指用尽可能多的信息描述数据集的特征。
通过下近似和上近似的计算,可以得到数据集的粗糙集,从而实现对不完备信息的处理。
3. 粗糙集理论在数据挖掘中的应用数据挖掘是从大量数据中发现隐藏模式和知识的过程。
粗糙集理论在数据挖掘中可以用于特征选择、属性约简和规则提取等任务。
通过粗糙集理论,可以从复杂的数据集中挖掘出有用的模式和规律,帮助人们更好地理解数据集的结构和特征。
4. 粗糙集理论在模式识别中的应用模式识别是通过对数据进行分类和识别,从而实现对数据的理解和分析。
粗糙集理论在模式识别中可以用于特征选择、模式分类和模式识别等任务。
通过粗糙集理论,可以对数据进行有效的特征选择,提高模式识别的准确性和效率。
5. 粗糙集理论在决策分析中的应用决策分析是通过对决策问题进行建模和分析,从而实现对决策的优化和改进。
粗糙集理论在决策分析中可以用于决策规则的提取和决策的评估。
通过粗糙集理论,可以从决策问题中提取出有用的规则和知识,帮助人们做出更好的决策。
粗糙集理论及其应用与发展研究
C mp tr n we g n e h o g o u o ld eA d T c n l y电脑 知 识 与技术 eK o
Vo . . ., tb r2 08 P . 7 —1 4 1 No 10c o e 0 , P 1 2 7 4
粗糙 集 理论及 其应 用 与发展 研 究
2粗 糙集理 论的基 本概念
设 U是 非 空 有 限论 域 , R是 U上 的二 元 等 价关 系 , R称 为不 可 分 辨关 系 , 序对 A (,) 为 近似 空 间 。V xY∈U U, x ) =U R称 , ) x 若 , ∈R, y 则称 对 象 X v 近 似 空 间 A 中是 不 可 分 辨 的 。 / 与 在 UR是 u上 由 R生 成 的 等 价类 全 体 . 它构 成 了 U的 一个 划 分 。 以证 明 , 可 U上 划 分
W EI Li n ag
( e t nc n nomain Sh o, n j Unv ri , h n h i2 1 0 , ia Elcr is d Ifr t c o lTo gi iesy S a g a 0 4 Chn ) o a o t 8
Ab t a t Ko g e h o y i a ma h o ih p o es sn n a c r t , n e ti n n o lt n wl d e Cu r n y i h sa e d sr c : u h stt e r s t t e r wh c r c s o — c u a e u c ra a d i c mpe ek o e g . re d , t a l a y h家 P wa al k于 】 8 9 2年 提 出 的粗 糙 集 理 论 是一 种 新 的 处 理模 糊 和 不 确 定性 知识 的数 学工 具 l 其 主要 思 想 就是 在 保 持分 l 1 。 类 能 力不 变 的前 提 下 , 过 知识 约简 , 出问 题 的 决 策 或分 类 规 则 。粗 糙 集 理 论 能 有 效 地 分 析 和处 理 不 精 确 、 一 致 和 不 完 整 等各 通 导 不 种 不 完 备 信息 , 从 中发 现 隐 含 的知 识 , 示 潜 在 的 规 律 以粗 糙 集 理 论 为 基 本 框 架 的 知 识 发 现过 程 的研 究 , 来 越 引 起 人 们 的关 行 揭 越 注 , 别是 将 粗 糙 集理 论 与 机 器学 习 、 式 识 别 、 据 库 理 论 等 相 结 合 , 融 合 其 它 有 效 的 数 学 工具 与方 法 的研 究 , 示 出基 于 粗糙 特 模 数 并 显 集理 论 的 多种 软 计 算 方 法相 结 合 算 法在 知 识 发 现 和 优 化过 程 中 的强 大 的优 越 性 . 为知 识 发 现 的理 论 基 础 提供 了一 定 的依 据 。 目前 粗 糙 集 理 论 已成 为 人 工 智 能领 域 中一个 较 新 的学 术热 点 , 引起 了越 来 越 多科 研 人 员 的 关 注 。
粗糙集理论在医学诊断中的实际应用效果分析
粗糙集理论在医学诊断中的实际应用效果分析近年来,随着人工智能和大数据技术的快速发展,粗糙集理论在医学诊断中的应用逐渐受到关注。
粗糙集理论是一种基于不完全信息的数学工具,能够处理不确定性和模糊性问题,对于医学诊断中的疾病分类和辅助决策具有重要意义。
本文将从粗糙集理论的基本原理、应用场景以及实际应用效果等方面进行分析。
首先,我们来了解一下粗糙集理论的基本原理。
粗糙集理论是由波兰学者Pawlak于1982年提出的一种数学模型,它主要用于处理不完全和不确定的信息。
在医学诊断中,患者的病情往往是多因素综合作用的结果,而且医学数据往往存在不确定性和模糊性。
粗糙集理论通过将数据集划分为等价类和近似类,建立了一个数学框架,能够从海量的医学数据中提取出有用的信息,帮助医生做出准确的诊断。
其次,粗糙集理论在医学诊断中有着广泛的应用场景。
首先,粗糙集理论可以用于疾病分类。
通过对大量的医学数据进行分析,可以建立起一个包含不同疾病特征的数据集,然后利用粗糙集理论进行分类,将患者的病情归类到不同的疾病中。
其次,粗糙集理论还可以用于病情风险评估。
通过对患者的病史、体检结果和实验室检查数据等进行分析,可以评估患者的病情风险,帮助医生制定个性化的治疗方案。
此外,粗糙集理论还可以用于辅助医生做出决策,例如在手术前对手术风险进行评估,或者在治疗过程中对疗效进行监测。
最后,我们来分析一下粗糙集理论在医学诊断中的实际应用效果。
研究表明,粗糙集理论在医学诊断中的应用可以提高诊断的准确性和效率。
通过对大规模的医学数据进行分析,可以发现一些潜在的规律和模式,帮助医生发现一些常规检查所不能发现的疾病特征。
此外,粗糙集理论还可以辅助医生进行病情风险评估,提供个性化的治疗建议,从而提高治疗的效果和患者的生存率。
然而,粗糙集理论在医学诊断中仍然存在一些挑战和限制。
首先,医学数据的质量和可用性对粗糙集理论的应用效果有着重要影响。
如果医学数据存在错误或者缺失,那么粗糙集理论的分析结果可能会失真。
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
粗糙集理论在人工智能领域中的研究现状与发展趋势分析
粗糙集理论在人工智能领域中的研究现状与发展趋势分析引言:人工智能(Artificial Intelligence,AI)作为一门新兴的学科,涉及多个领域,其中粗糙集理论在人工智能领域中起到了重要的作用。
本文将分析粗糙集理论在人工智能领域的研究现状,并探讨其未来的发展趋势。
一、粗糙集理论的基本概念和原理粗糙集理论是由波兰数学家Pawlak于1982年提出的,它是一种用于处理不完全、不确定和模糊信息的数学方法。
粗糙集理论的核心思想是通过粗糙近似来描述和处理不确定性信息,它将数据集划分为等价类,并通过属性约简来减少冗余信息,从而实现对数据的分析和决策。
二、粗糙集理论在人工智能领域的应用2.1 数据挖掘粗糙集理论在数据挖掘领域中被广泛应用。
通过粗糙集理论可以对大规模数据进行特征选择、数据降维和数据分类等任务,从而提高数据挖掘的效率和准确性。
2.2 模式识别粗糙集理论在模式识别中的应用也非常重要。
通过粗糙集理论可以对模式进行分类、聚类和识别,从而实现对复杂模式的分析和理解。
2.3 智能决策粗糙集理论在智能决策领域中的应用也十分广泛。
通过粗糙集理论可以对决策问题进行建模和求解,从而实现智能决策的目标。
三、粗糙集理论在人工智能领域中的研究现状3.1 粗糙集理论与深度学习的结合近年来,研究者们开始将粗糙集理论与深度学习相结合,以提高深度学习的可解释性和鲁棒性。
通过粗糙集理论的思想,可以对深度学习模型进行解释和理解,从而提高模型的可信度和可靠性。
3.2 粗糙集理论与强化学习的结合粗糙集理论与强化学习的结合也是当前的研究热点之一。
通过粗糙集理论的思想,可以对强化学习问题进行建模和求解,从而提高强化学习的效率和准确性。
四、粗糙集理论在人工智能领域的发展趋势4.1 粗糙集理论的扩展和改进粗糙集理论作为一种处理不确定性信息的方法,在未来的研究中将会面临更多的挑战。
研究者们将进一步扩展和改进粗糙集理论,以适应更加复杂的人工智能问题。
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粗糙集理论与应用发展1、引言粗糙集( roughs ets,RS)理论是20世纪80年代初由波兰科学家Pawlak提出的[1]。
其主思想就是在保持分类能力不变的前提下,通过知识约简,导出概念的分类规则。
它从一个新的角度将知识定义为对论域的划分能力,并将其引入数学中的等价关系来进行讨论,从而为数据分析,特别是不精确、不完整数据分析提供了一套新的数学方法。
同时,粗糙集理论具有无需提供除问题所需处理的数据集合之外的任何先验信息,仅根据观测数据删除冗余信息,比较不完整知识的程度—粗糙度、属性间的依赖性与重要性,抽取分类规则等的能力。
近几年,这个理论已得到空前的发展,无论在理论本身研究方面,还是在理论应用方面都取得了令人瞩目的成果。
2、粗糙集理论简介粗糙集理论是建立在分类机制的基础之上的,不可区分关系的概念是粗糙集理论的基础。
信息系统S由论域U和等价关系集A构成,表示成S=(U,A),不可区分关系ind(A)是信息系统S上的一个等价关系,它是A上全部等价关系的交集。
信息系统S所表示的知识可理解为*对论域U划分的结果。
不可区分关系的等价类构成了信息系统表示的知识的最小粒度,这个粒度内的对象不可区分。
正是由于知识的粒度性,造成使用已有知识不能精确地表示某些概念。
为此,在不可区分关系基础上定义了上下近似,使粗糙集理论能够有效地逼近这些概念。
令XCU是论域上对象的一个集合,BCA是一族等价关系,CXIs表示元素x在B 下的等价类,则B( X )二 {xEU}Cxls(=X)B( X) 二 <XEU}Cx7B(1 X =t -0}分别称为X的相对于B的下近似和上近似。
如果上近似与下近似相同,则称X是可定义的,也称作精确集;否则,称为粗糙集。
在粗糙集理论中,消去冗余知识,进行知识简化的基本工作是利用两个基本概念:约简和核来进行的。
令A为一等价关系集,且aEA,当ind (A)=ind(A-a)时,称a为A中不必要的;否则称a为A中必要的。
若每一个aEA都为A中必要的,则称A是独立的。
设BCA,若B是独立的,且ind( B)= ind(A),则称B为A的一个约简。
A中所有必要关系的集合,称为A的核。
3 粗糙集的扩展模型对于Pa wlak提出的经典的粗糙集理论,由于它没有考虑到数据噪音、数据缺失等情况,并且经典的粗糙集理论所涉及的概念和知识都是清晰的,不能对论域U 上的一个模糊集合进行描述,因此许多研究者对经典的粗糙集理论进行了扩展,以使其应用的范围更加广泛。
对一些著名扩展模型性质的研究正日益引起学术界的关注,下面简要介绍几个著名的扩展模型:(1)可变精度粗糙集模型(VPRS)可变精度粗糙集模型能够解决属性间无函数或不确定关系的数据分类问题,它对经典粗糙集理论的主要扩充体现在它允许一定的误分类率9(0<18镇0-5),定义户多数包含关系为:若把集合X中的元素分类到集合Y中,则会犯分类错误的可能性小于夕。
VPRS模型和经典粗糙集是兼容的,只要令a二0,就和经典模型一致了。
随着a增大变精度粗糙集的近似边界区域变窄,即变精度粗糙集意义下的不确定区域变小。
因此,变精度粗糙集对数据不一致性有一定的容忍度,在某些场合可以增强产生规则的鲁棒性,提高预测精度[2], Katzberg和Ziarko进一步提出了不对称边界的VPRS模型,即在上下近似的定义中的R可以是不相同的,从而使此模型更加一般化[3](2) 相似模型在经典的粗糙集模型中,当数据中存在缺失的属性值的时候,不可区分关系或者说是等价关系无法应付这种情形。
为扩展粗糙集的处理能力,可以使用相似关系代替粗糙集合中的不可区分关系。
S二 ( U, A T)是信息系统,令ACA T,在文[4]中定义的相似关系为SI M (A )=((x,y)EUXU!V a E A , a( x) = a( y)or a ( x) = ‘ or a ( y )“,}相似类一般不再构成U的划分,它们之间可能是相互重叠的,它们构成U的覆盖。
由于相似类中的元素不一定属于同一决策类,因此在相似关系的基础上定义了相对吸收集的概念,相对吸收集中的任意两个元素都相似且具有同样的决策值;相对吸收集可以用来进行数据削减。
(3)模糊粗糙集模型在人们的实际生活中,涉及到的知识或概念往往是模糊的不确定的,为了获得对模糊概念更好的近似表示,D.D udious和H.Prade提出了模糊粗糙集的模型[5]。
用类似经典粗糙集的方式对模糊粗糙集的基本概念进行了定义,一个模糊集合的下近似和上近似为一对模糊集合,它们的隶属函数分别表示论域中的对象肯定隶属于这个模糊集合的程度和可能隶属于这个模糊集合的程度。
(4) Alpha粗糙集理论(a-RST)a粗糙集理论是将经典的粗糙集理论扩展成带有模糊性质的新理论[6]。
它表现了a粗糙集的模糊的非空边界,并以带参数的不可区分关系为基础对粗糙集理论中的信息系统、依赖、可定义性、近似性、核等概念进行了推广,以此来对模糊概念进行逼近。
4 与其他不确定理论的比较研究粗糙集理论在处理不确定性和模糊性方面具有很多优点,例如粗糙集理论在处理大数据量,消除冗余信息等方面,有着良好的效果;它仅利用数据本身提供的信息,无需任何先验知识,对问题的不确定性的描述或处理更客观;粗糙集理论可以产生简洁准确、易于验证的规则知识等.但是,粗糙集本身特点又决定它在一些问题的处理方面存在着不足,而一些其它的不确定理论也有着各自的优点,这使得粗糙集理论与其他不确定理论的互补性研究成为必然。
目前对粗糙集理论与模糊理论及证据论的关系和互补性研究已经取得丰硕的成果,下面加以简要介绍。
粗糙集以集合中元素的不可区分关系为基础,体现的是由于知识的粒度性而导致的粗糙性,强调数据的不可区分,研究的是不同类中的对象组成的集合之间的关系,重在分类;而模糊集是基于元素对集合隶属程度的不同,注重描述信息的含糊程度,研究的是属于同一类的不同对象的隶属的关系,重在隶属的程度,强调集合本身的含混性[7]。
它们处理的是两种不同的模糊和不确定性,分别刻画了不完备信息的两个方面。
因此两种方法相互补充可能可以更有效地处理不完全知识。
粗糙集与Dempster-Shafter的证据理论之间有很多相似之处。
二者的主要区别在于Dempster-Shafter理论利用信度函数作为主要工具,而粗糙集理论主要利用上近似集合和下近似集合1"].D .D udious和H.P rade同时指出,Dempster-Shafter的证据理论和Z.Pa wlak的粗糙集理论是不同术语下的同一个模型[8]。
A.Sk owron和J.G razymala-Busse甚至指出,粗糙集理论可以看作是证据理论的基础,并在粗糙集理论的框架上重新解释了证据理论的基本概念,特别是用上近似和下近似的术语解释了信念(belief)和似然(plausibility)函数,进而讨论了二者之间的互补问题[9]5 粗糙集理论与其它方法的融合目前,粗糙集理论已成为信息科学最为活跃的研究领域之一,被广泛应用于数据挖掘、机器学习、决策支持系统和模式识别等众多领域。
同时,该理论还在医学、化学、材料学、地理学、管理科学和金融等其他学科得到了成功的应用。
在粗糙集理论的应用研究中,将粗糙集理论与其它方法相融合的研究是当前的一个研究热点。
下面对粗糙集理论与神经网络、遗传算法、模糊逻辑、SVM 方法的融合加以简单介绍。
神经网络具有分类精度高,鲁棒性强等优点,可以很好地弥补粗糙集理论对错误描述的确定性机制过于简单,当数据中存在噪声时,其结果往往不稳定,精度不高等缺点。
文[10]叼讨论了将粗糙集理论和神经网络有效结合的方法,使用粗糙集理论对输入到神经网络的数据进行属性约简和属性值约简,使得网络的学习速度大大加快,分类精度显著提高。
遗传算法具有全局搜索,自适应演化的优点,可被应用在粗糙集理论的很多方面,例如用来求取连续属性值的最优量化区间个数及各个区间分点值,利用它计算粗糙集的属性约简等。
Lingras和Davies提出了一种粗糙遗传算法[11],该算法用一对粗糙数来表示基因,给出了相应的适应度函数,并对交叉、变异等操作进行了定义。
另外,遗传算法也被应用在粗糙集的推理过程中,例如著名的粗糙集系统LERS系统就采用了遗传算法的BBA (Buckerbrigade algorithm)过程[16,17]。
将粗糙集理论和模糊逻辑相结合是很自然的,比如利用模糊的概念对决策表中的连续属性进行模糊化,将不可区分关系扩展成模糊相似关系及相应的扩展上下近似的概念,或者利用模糊推理进行决策以提高鲁棒性等[12,13]。
文[14]建立了基于模糊优势关系的上下累积模糊集合的粗糙近似,利用模糊优势关系来代替不可区分关系,这正是基于模糊逻辑与粗糙集理论融合的思想。
经典的SVM算法是建立在二次规划基础之上,对于处理大数据量的模式分类问题存在很多困难。
文「15」中提出将粗糙集方法与SVM算法结合,利用粗糙集理论在处理大数据量、消除冗余信息等方面的优势,减少SVM 训练数据,提高它的数据处理的实时性,缩短训练样本的时间;同时,借助SVM良好的分类性能,对约简后的属性子集进行分类,具有快速、高识别率和抗干扰性强等优点。
6、粗糙集理论研究中存在的问题粗糙集理论是一种有效分析和处理不精确、不一致、不完整等各种不完备信息的工具。
虽然目前在有关粗糙集理论及其相关的研究中取得了一些令人瞩目的成果,但是仍然存在一些至今还没有很好解决的问题。
(1)在粗糙集理论中,对错误判断的决定性机制非常简单。
因此,由粗糙集产生的决策规则很不稳定而且有较差的分类精确性[18]。
因此为得到精确的决策规则,必须把粗糙集理论和其他数据挖掘方法结合起来。
常用的方法是把粗糙集和神经网络及模糊集等软计算方法结合应用。
(2)约简的有效计算问题,如何处理数据中的噪音和丢失值问题,连续属性离散化等。
虽然目前在这些方面已经有了一些初步的研究,但是到目前为止还没有找到真正令人满意的方法[19]。
(3)粗糙集理论所处理的分类必须是完全正确或肯定的,因而它的分类是精确的,亦即只考虑完全/包含0与/不包含0,而没有某种程度上的/包含0与/属于0;另一个方面它所处理的对象是已知的,且从模型中得到的结论仅适用于这些对象。
但在实际应用中,往往需要把从小规模对象集中得到的结论应用于大规模对象集上去。
因此,这些局限性限制了粗糙集在实际中的应用[20]。
结语粗糙集理论经过2。
多年的发展,正日益受到重视且日趋完善,它为处理不确定信息提供了强有力的分析手段,并己得到广泛的应用。
本文重点介绍了当前粗糙集理论及应用的研究进展情况,可以看出对这个年轻并高速发展的学科来说,还有非常广阔的空’“值得我“,继续去研究探索。