孫慧強(qiáng)沈陽市信息工程學(xué)校

數(shù)據(jù)挖掘中關(guān)聯(lián)規(guī)則算法的研究與應(yīng)用

孫慧強(qiáng)
沈陽市信息工程學(xué)校

隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)的不斷發(fā)展，人們在大數(shù)據(jù)時代所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量也呈現(xiàn)出急速發(fā)展的趨勢，面對如此復(fù)雜的、海量的數(shù)據(jù)，如何進(jìn)行有用信息和數(shù)據(jù)的提取成為重要的問題，數(shù)據(jù)挖掘便成為關(guān)鍵，而關(guān)聯(lián)規(guī)則則是數(shù)據(jù)挖掘中的重要組成部分，主要用于對數(shù)據(jù)集中項(xiàng)等之間聯(lián)系的發(fā)現(xiàn)，對于從大數(shù)據(jù)中通過關(guān)聯(lián)規(guī)則來進(jìn)行挖掘已是最成熟且最活躍的研究方向之一。

數(shù)據(jù)挖掘 關(guān)聯(lián)規(guī)則 算法研究

1　關(guān)于數(shù)據(jù)挖掘

1.1數(shù)據(jù)挖掘的涵義

數(shù)據(jù)挖掘是一門交叉學(xué)科，涵蓋了數(shù)據(jù)庫技術(shù)、統(tǒng)計學(xué)、可視化與信息科學(xué)，同時，又是一種決策支持過程，從不同角度看具有不同含義，數(shù)據(jù)庫的觀點(diǎn)認(rèn)為數(shù)據(jù)挖掘就是從存儲在數(shù)據(jù)庫、數(shù)據(jù)倉庫或其它信息倉庫中的大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)有趣的知識的過程；統(tǒng)計學(xué)的觀點(diǎn)則認(rèn)為數(shù)據(jù)挖掘就是分析所觀察的數(shù)據(jù)集以發(fā)現(xiàn)可信的數(shù)據(jù)間的未知關(guān)系并提供給數(shù)據(jù)擁有者可理解的、新穎的和有用的歸納數(shù)據(jù)。

1.2數(shù)據(jù)挖掘的過程

（1）確定挖掘?qū)ο螅饕且逦x挖掘?qū)ο?，認(rèn)清挖掘目的，（2）數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，這對于數(shù)據(jù)挖掘是至關(guān)重要的，如果單純的進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘會毫無意義，主要包括數(shù)據(jù)的選擇、預(yù)處理與轉(zhuǎn)換，（3）數(shù)據(jù)知識與信息，要確定挖掘的任務(wù)類型，且要選擇合適的挖掘技術(shù)，根據(jù)算法進(jìn)行挖掘，（4）模式的解釋與評價，要過濾出有用知識，將無關(guān)的、多余的模式進(jìn)行過濾。

1.3數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)

數(shù)據(jù)挖掘就是要通過其解決實(shí)際問題需求，發(fā)現(xiàn)之間的相互關(guān)聯(lián)，一般來說，數(shù)據(jù)挖掘的任務(wù)主要是：（1）數(shù)據(jù)總結(jié)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行濃縮給出緊湊描述，（2）分類，主要目的就是建立分類函數(shù)或模型，將數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進(jìn)行映射，（3）聚類，就是將個體相似的進(jìn)行分類，與同類縮小距離，不同類增大距離，（4）關(guān)聯(lián)規(guī)則，決定哪些事情是可以一起發(fā)生的。

2　關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘

2.1關(guān)聯(lián)規(guī)則的描述

在數(shù)據(jù)挖掘的模式中，關(guān)聯(lián)規(guī)則是最為活躍的分支，關(guān)聯(lián)規(guī)則要處理在數(shù)據(jù)集中的不同屬性之間的必然存在的某種隱藏的規(guī)律，這種規(guī)律既可能是群體法則，又可能是自然法則，而將這種隱藏規(guī)律通過數(shù)學(xué)的方式進(jìn)行挖掘，就是稱為規(guī)則。

2.2關(guān)聯(lián)規(guī)則的分類

一般研究的關(guān)聯(lián)規(guī)則是不帶約束的關(guān)聯(lián)規(guī)則，主要可以分為四類：即基于規(guī)則中處理的變涼的類別，關(guān)聯(lián)規(guī)則可以分為布爾型與數(shù)值型；基于規(guī)則中數(shù)據(jù)的抽象層次，可以分為單層關(guān)聯(lián)規(guī)則和多層關(guān)聯(lián)規(guī)則；基于規(guī)則中涉及到的數(shù)據(jù)的維數(shù)，關(guān)聯(lián)規(guī)則可以分為單維的和多維的；基于關(guān)聯(lián)規(guī)則帶約束條件與否，可以分為不帶約束的關(guān)聯(lián)規(guī)則和約束性關(guān)聯(lián)規(guī)則。

3　關(guān)聯(lián)規(guī)則算法的研究與創(chuàng)新

3.1Apriori算法研究

對于數(shù)據(jù)挖掘關(guān)聯(lián)規(guī)則本質(zhì)就是要在頻繁集中去發(fā)現(xiàn)符合最小置信度的規(guī)則，要找出所有的頻繁集和所有的強(qiáng)關(guān)聯(lián)規(guī)則。對于Apriori算法的缺點(diǎn)就是需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行多次掃描，使讀寫操作的時間增多，數(shù)據(jù)挖掘算法的時間成本就上升，而且會產(chǎn)生大量的候選頻率集，算法在廣度與深度上適應(yīng)性差。

3.2FT-tree 算法

這種算法就是對數(shù)據(jù)集進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘的時候首先對一顆頻繁模式樹進(jìn)行創(chuàng)建，將事物數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)之間的關(guān)系進(jìn)行映射到頻繁模式樹，進(jìn)行遍歷最終獨(dú)處關(guān)聯(lián)規(guī)則，F(xiàn)T-tree 算法的優(yōu)點(diǎn)是可以將這些事務(wù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)一一對應(yīng)共同構(gòu)造頻繁模式數(shù)，對頻繁模式樹進(jìn)行遍歷可以對于數(shù)據(jù)庫多次的讀寫操作節(jié)省大量的時間，從而提高了效率。

3.3開源數(shù)據(jù)挖掘工具weka對算法驗(yàn)證

Weka作為一種開源的數(shù)據(jù)挖掘軟件工具，可以將多種主流的數(shù)據(jù)挖掘算法進(jìn)行整合，具有強(qiáng)大的功能，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、分類與聚類、關(guān)聯(lián)規(guī)則數(shù)據(jù)挖掘，且可以在新的交互式界面進(jìn)行可視化等。通過對Apriori算法和FP-tree算法進(jìn)行驗(yàn)證，可以看出兩種算法對大數(shù)據(jù)量進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘會有明顯不同，也驗(yàn)證了Apriori算法對大量候選項(xiàng)集對此I/O操作花費(fèi)的長時間，F(xiàn)P-tree算法進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘的時間基本穩(wěn)定。

3.4對關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘結(jié)果的創(chuàng)新思考

通過對兩種主流算法的實(shí)驗(yàn)和研究，看出兩種算法事實(shí)上只能對布爾型離散數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘，挖掘的結(jié)果可能是一維也可能是多維，可以通過對一維關(guān)聯(lián)規(guī)則進(jìn)行創(chuàng)新，便可獲得更有意義的關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果，可以通過互相置信度，就是說當(dāng)在規(guī)則A B中，A、B都是兩個事務(wù)集合，則該條規(guī)則的互相置信度可以用confidence （A B） =confidence（A=>B）*confidence （ B=>A）表示，通過在Apriori算法增加對互相置信度的約束，就可以挖掘出如“A B”的規(guī)則，這樣就可以使結(jié)果更有意義。

4　總結(jié)

總之，人類社會已經(jīng)隨著信息技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入到了大數(shù)據(jù)的時代，數(shù)據(jù)挖掘可以幫助我們在海量的數(shù)據(jù)之中將與我們息息相關(guān)的信息進(jìn)行分析，而在對關(guān)聯(lián)規(guī)則的數(shù)據(jù)挖掘理論的工作中，更是要對不同的算法進(jìn)行優(yōu)缺點(diǎn)的驗(yàn)證，并要結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘的流程與并聯(lián)規(guī)則的相關(guān)理論，來獲得更加有意義的結(jié)果，使其在實(shí)際的運(yùn)用中可以發(fā)揮出更大的作用。

孫慧強(qiáng)（1965-）、男，漢族，遼寧省沈陽市人，學(xué)歷：本科；高級講師；研究方向：計算機(jī)教學(xué)，工作單位：沈陽市信息工程學(xué)校。