数据挖掘-频繁项集

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基本概念

支持度:两种商品同时被购买占事务总数的比例,反映发现该规则的有用性
置信度:购买一个商品的顾客中同时购买另一个商品的顾客所占比例,反映规则的确定性。
数据挖掘-频繁项集
支持度 =支持度({A ∪C}) = 50%
置信度= 支持度({A ∪C})/支持度({A}) = 66.6%

项集:项的集合,如集合{computer,antivirus_software}是一个2项集

频繁项集:同时满足最小支持度阈值和最小置信度阈值的规则
决策树:决策树算法采用树形结构,使用层层推理来实现最终的分类。决策树由下面几种元素构成:

  • 根节点:包含样本的全集
  • 内部节点:对应特征属性测试
  • 叶节点:代表决策的结果
    数据挖掘-频繁项集

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单维挖掘方法

可以分为三类:Apriori算法,基于频繁模式增长的算法(如FP-growth算法),使用垂直数据格式的算法

1). Apriori算法

频繁项集先验性质: 频繁项集的所有非空子集也一定是频繁的。

基本思想:使用逐层搜索的迭代方法,其中k项集用于探索(k+1)项集,使用先验性质压缩搜索空间。

如何使用L(k-1)找到L(k): 通过连接步和剪枝步完成。连接步通过将L(k-1)与自身连接产生候选k项集集合。剪枝步从候选k项集确定L(k)。

例子:
数据挖掘-频繁项集
C 2 C_2 C2中的{1,2},{1,5}被剪枝, L 2 L_2 L2中第一项与2、3、4项不用再考虑

从事务数据库中构建FP-树

使用FP-树循环的产生频繁模式路径
对于每一个项,先构造它的条件模式基,然后构造它的条件FP-树,重复
—> 每一条子路径都是一个频繁模式

条件模式基:最能够成功条件者,是原支持度最高者

数据挖掘-频繁项集
FP树挖掘:

  • 从头表的最后一项p开始:

直接频繁集是(p:3)

p存在于2条路径当中:路径<f:4,c:3,a:3,m:2,p:2>和路径<c:1,b:1,p:1>。包含p的路径<f,c,a,m,p>出现了2次,同时也会有<f,c,a>出现了3次,出现了4次。但是我们只关注<f,c,a,m,p>(目的是找出包含p的所有频繁集合)。<c,b,p>出现了1次。
p就有2个前缀路径{(fcam:2),(cb:1)}。这两条前缀路径称之为p的子模式基(subpattern-base),也叫做p的条件模式基(因为这个子模式基是在p存在的前提条件下)。
再为这个条件子模式基构造一个FP树:
数据挖掘-频繁项集
由于频繁集的阈值是3,剪枝之后只剩下一个分支(c:3)

频繁项目集{cp:3}

  • 倒数第二项m

(m:3)

在FP树中存在的两条路径<f:4,c:3,a:3,m:2>和<f:4,c:3,a:3,b1,m:1>,频繁条件子模式基就是{ (fca:2),(fcab:1)},得到

{fcam:3}

  • 倒数第三项<b:3>

(b:3)

三条路径<f:4,c:3,a:3,b:1>,<f:4,b:1>,<c:1,b:1>,形成的频繁条件子模式基为{(fca:1),(f:1),(c:1)},构建成的FP树中的所有节点的频率均小于3,那么FP树为空,结束递归

  • 倒数第四位<a:3>

(a:3)

有一条路径<f:4,c:3>,频繁条件子模式基为{(fc:3)}

{(fa:3),(ca:3),(fca:3),(a:3)}

  • 倒数第五位<c:4>
    只有一条路径<f:4>,频繁条件子模式基为{(f:3)}

{(fc:3),(c:4)}

  • 最后一位<f:4>

{(f:4)}

流程表:
数据挖掘-频繁项集
此部分图片来源于monsion-FP树构造
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提高Apriori算法效率:

基于散列的技术:将事务产生的k项集散列到散列表的不同桶中,并增加相应桶计数,对应桶计数小于支持度阈值不可能是频繁的,可以从候选集中删除。这一技术可以显著地压缩需要考察的k项集

事务压缩:不包含任何频繁k项集的事务不可能包含任何频繁(k+1)项集,因此在其后的考虑时,可以加上标记或删除。

划分:分两个阶段,阶段一把D划分成n个分区,找出每个分区的局部频繁项集,组合所有局部频繁项集形成候选项集; 阶段二评估每个候选的实际支持度,找出候选项集中的全局频繁项集。整个过程只需要两次数据库扫描。

抽样:基本思想是选取数据库D的随机样本S,然后再S中搜索频繁项集。这种方法牺牲了一些精度换取了有效性,可能会丢失一些全局频繁项集

动态项集计数: 基本思想是奖数据库划分为用开始点标记的块。不像Apriori算法仅在每次完整的数据库扫描前确定新的候选,这种变形中,可以再任何开始点添加新的候选集。该变形需要的数据库扫描笔Apriori算法少。

多层关联规则挖掘

统一支持度:对所有层使用相同的最小支持度

  • 优点:只有一个最小的支持度阈值

  • 缺点:较低层次抽象的项不大可能像较高层次抽象的项出现的那么频繁

    • 太高⇒会遗失低层的关联规则
    • 太低⇒会产生太多的高层关联规则

递减支持度:在较低层使用较小的最小支持度
有四种搜索策略:

  • 逐层独立
  • 层交叉k-项集过滤
  • 层交叉单项过滤
  • 受控的层交叉单项过滤

多层关联规则的冗余过滤:其父项是冗余的

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高效挖掘:

  • 首先应用粗糙/廉价操作(超集覆盖)
  • 接着在一个充分递减的候选集上应用昂贵的算法

由关系数据库和数据仓库挖掘多维关联规则

多维规则: 涉及两个或两个以上的维或谓词
维间关联规则 (没有重复的谓词)
a g e ( X , ” 19 − 25 ” ) ∧ o c c u p a t i o n ( X , “ s t u d e n t ” ) ⇒ b u y s ( X , “ c o k e ” ) age(X,”19-25”) ∧ occupation(X,“student”) ⇒buys(X,“coke”) age(X,”1925”)occupation(X,student)buys(X,coke)
混合维关联规则 (有重复的谓词)
a g e ( X , ” 19 − 25 ” ) ∧ b u y s ( X , “ p o p c o r n ” ) ⇒ b u y s ( X , “ c o k e ” ) age(X,”19-25”) ∧ buys(X, “popcorn”) ⇒ buys(X, “coke”) age(X,”1925”)buys(X,popcorn)buys(X,coke)
··

模式评估

并非所有强关联规则都是有趣的,比如项集计算机游戏和录像可能满足强关联规则,但是它们是负相关的。

提升度:一种相关性的度量,结果值大于1是正相关,为1表示独立,小于1表示负相关。

相关性度量还有最大置信度和余弦。

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由关联挖掘到相关分析

客观度量:支持度和置信度

主观度量:一个规则(模式)是有趣的

  • 是非预期的(令用户吃惊的)
  • 或可控制的 (用户可以用它来做一些事情)

缺点:
数据挖掘-频繁项集
数据挖掘-频繁项集
也就是条件概率P(A|B)
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数据挖掘-频繁项集文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-466637.html

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