一、练习：关联规则
数据如下：共有4个属性outlook，temperatur，humidity，windy 以及出游决定（play:yes or no）。count表示该条记录共出现的次数。
问题：
（1）为了简化关联规则的学习，将属性humidity重新定义为：humidity<=50 →low, 50 humidity>80 →high。 （2）在（1）基础上，利用Apriori模型找出所有关联规则，结果以支持度降序排列。要求设置最小支持度(support)阈值为 20%，最小置信度(confidence)阈值为90%。 （3）构建分析子流计算一下（2）结果中支持度与置信度均最高的一条关联规则的规则支持度与置信度。 （4）将产生的模型应用到数据流中,在模型后增加表节点,对数据集进行预测。 数据挖掘作业The document was prepared on January 2, 2021 1、给出K D D的定义和处理过程。 KDD的定义是：从大量数据中提取出可信的、新颖的、有用的且可以被人理解的模式的高级处理过程。因此，KDD是一个高级的处理过程，它从数据集中识别出以模式形式表示的知识。这里的“模式”可以看成知识的雏形，经过验证、完善后形成知识：“高级的处理过程”是指一个多步骤的处理过程，多步骤之间相互影响反复调整，形成一种螺旋式上升的过程。 KDD的全过程有五个步骤：1、数据选择：确定发现任务的操作对象，即目标数据，它是根据用户的需要从原始数据库中抽取的一组数据；2、数据预处理：一般可能包括消除噪声、推到技术却只数据、消除重复记录、完成数据类型转换等；3、数据转换：其主要目的是消减数据维数或降维，即从初始特征中找出真正有用的特征以减少数据开采时要考虑的特征或变量个数；4、数据挖掘：这一阶段包括确定挖掘任务/目的、选择挖掘方法、实施数据挖掘；5、模式解释/评价：数据挖掘阶段发现出来的模式，经过用户或机器的评价，可能存在冗余或无关的模式，需要剔除；也有可能模式不满足用户的要求，需要退回到整个发现阶段之前，重新进行KDD过程。 2、阐述数据挖掘产生的背景和意义。 数据挖掘产生的背景：随着信息科技的进步以及电子化时代的到来，人们以更快捷、更容易、更廉价的方式获取和存储数据，使得数据及信息量以指数方式增长。据粗略估计，一个中等规模企业每天要产生100MB以上的商业数据。而电信、银行、大型零售业每天产生的数据量以TB来计算。人们搜集的数据越来越多，剧增的数据背后隐藏着许多重要的信息，人们希望对其进行更高层次的分析，以便更好的利用这些数据。先前的数据库系统可以高效的实现数据的录入、查询、统计等功能，但无法发现数据中存在的关系与规则，无法根据现有的数据来预测未来的发展趋势。缺乏挖掘数据背后隐藏的知识的手段。导致了“数据爆炸但知识贫乏”的现象。于是人们开始提出“要学会选择、提取、抛弃信息”，并且开始考虑：如何才能不被信息淹没如何从中及时发现有用的知识、提高信息利用率如何从浩瀚如烟海的资料中选择性的搜集他们认为有用的信息这给我们带来了另一些头头疼的问题：第一是信息过量，难以消 《数据挖掘》作业 第一章引言 一、填空题 （1）数据库中的知识挖掘(KDD)包括以下七个步骤：、、、、、和 （2）数据挖掘的性能问题主要包括：、和 （3）当前的数据挖掘研究中，最主要的三个研究方向是：、和 （4）在万维网(WWW)上应用的数据挖掘技术常被称为： （5）孤立点是指： 二、单选题 （1）数据挖掘应用和一些常见的数据统计分析系统的最主要区别在于： A、所涉及的算法的复杂性； B、所涉及的数据量； C、计算结果的表现形式； D、是否使用了人工智能技术 （2）孤立点挖掘适用于下列哪种场合？ A、目标市场分析 B、购物篮分析 C、模式识别 D、信用卡欺诈检测（3）下列几种数据挖掘功能中，（）被广泛的应用于股票价格走势分析 A. 关联分析 B.分类和预测 C.聚类分析 D. 演变分析 （4）下面的数据挖掘的任务中，（）将决定所使用的数据挖掘功能 A、选择任务相关的数据 B、选择要挖掘的知识类型 C、模式的兴趣度度量 D、模式的可视化表示 （5）下列几种数据挖掘功能中，（）被广泛的用于购物篮分析 A、关联分析 B、分类和预测 C、聚类分析 D、演变分析 （6）根据顾客的收入和职业情况，预测他们在计算机设备上的花费，所使用的相应数据挖掘功能是（） A.关联分析 B.分类和预测 C. 演变分析 D. 概念描述（7）帮助市场分析人员从客户的基本信息库中发现不同的客户群，通常所使用的数据挖掘功能是（） A.关联分析 B.分类和预测 C.聚类分析 D. 孤立点分析 E. 演变分析（8）假设现在的数据挖掘任务是解析数据库中关于客户的一般特征的描述，通常所使用的数据挖掘功能是（） A.关联分析 B.分类和预测 C. 孤立点分析 D. 演变分析 E. 概念描述 三、简答题 （1）什么是数据挖掘？ （2）一个典型的数据挖掘系统应该包括哪些组成部分？ （3）请简述不同历史时代数据库技术的演化。 （4）请列举数据挖掘应用常见的数据源。（或者说，我们都在什么样的数据上进行数据挖掘）（5）什么是模式兴趣度的客观度量和主观度量？ （6）在哪些情况下，我们认为所挖掘出来的模式是有趣的？ （7）根据挖掘的知识类型，我们可以将数据挖掘系统分为哪些类别？ 有问题到淘宝找“大数据部落”就可以了 可以看到数据中一共有这些变量: colnames(trans.list) [1] "住院号""流水号" [3] "病案号""姓名" [5] "付款方式""合同单位" [7] "是否特病""住院次" [9] "性别""出生年月日" [11] "年龄""新生儿月份" [13] "新生儿体重""新生儿入院体重" [15] "婚姻""职业" [17] "出生地""民族" [19] "国籍""身份证号" [21] "出生地.省""市" [23] "县""籍贯.省" [25] "市.1""现住址.省" [27] "市.2""县.1" [29] "X""邮编" [31] "户口地址.省""市.3" [33] "县.2""X.1" [35] "邮编.1""工作单位及地址" [37] "工作单位电话""工作单位邮编" [39] "入院日期""入院途径" [41] "入院科别""出院科别" [43] "出院日期""出院科别" [45] "住院天数""门.急.诊诊断" [47] "门.急.诊诊断ICD""入院诊断" [49] "入院诊断ICD.10""病理诊断" [51] "病理诊断ICD.10""其他诊断" [53] "其他诊断ICD.10""出院诊断" [55] "出院诊断ICD.10""入院病情" [57] "损伤.中毒""药物过敏" [59] "过敏药物名称""日期" [61] "手术.操作编码""手术.操作名称" [63] "手术级别""手术.操作日期" [65] "麻醉方式""切口种类" [67] "愈合等级""尸检" [69] "血型""Rh" [71] "出院诊断2""入院病情2" [73] "出院诊断3""入院病情3" 1、给出K D D的定义和处理过程。 KDD的定义是：从大量数据中提取出可信的、新颖的、有用的且可以被人理解的模式的高级处理过程。因此，KDD是一个高级的处理过程，它从数据集中识别出以模式形式表示的知识。这里的“模式”可以看成知识的雏形，经过验证、完善后形成知识：“高级的处理过程”是指一个多步骤的处理过程，多步骤之间相互影响反复调整，形成一种螺旋式上升的过程。 KDD的全过程有五个步骤：1、数据选择：确定发现任务的操作对象，即目标数据，它是根据用户的需要从原始数据库中抽取的一组数据；2、数据预处理：一般可能包括消除噪声、推到技术却只数据、消除重复记录、完成数据类型转换等；3、数据转换：其主要目的是消减数据维数或降维，即从初始特征中找出真正有用的特征以减少数据开采时要考虑的特征或变量个数；4、数据挖掘：这一阶段包括确定挖掘任务/目的、选择挖掘方法、实施数据挖掘；5、模式解释/评价：数据挖掘阶段发现出来的模式，经过用户或机器的评价，可能存在冗余或无关的模式，需要剔除；也有可能模式不满足用户的要求，需要退回到整个发现阶段之前，重新进行KDD过程。 2、阐述数据挖掘产生的背景和意义。 ?数据挖掘产生的背景：随着信息科技的进步以及电子化时代的到来，人们以更快捷、更容易、更廉价的方式获取和存储数据，使得数据及信息量以指数方式增长。据粗略估计，一个中等规模企业每天要产生100MB以上的商业数据。而电信、银行、大型零售业每天产生的数据量以TB来计算。人们搜集的数据越来越多，剧增的数据背后隐藏着许多重要的信息，人们希望对其进行更高层次的分析，以便更好的利用这些数据。先前的数据库系统可以高效的实现数据的录入、查询、统计等功能，但无法发现数据中存在的关系与规则，无法根据现有的数据来预测未来的发展趋势。缺乏挖掘数据背后隐藏的知识的手段。导致了“数据爆炸但知识贫乏”的现象。于是人们开始提出“要学会选择、提取、抛弃信息”，并且开始考虑：如何才能不被信息淹没？如何从中及时发现有用的知识、提高信息利用率？如何从浩瀚如烟海的资料中选择性的搜集他们认为有用的信息？这给我们带来了另一些头头疼的问题：第一是信息过量，难以消化；第二是信息真假难以辨别；第三是信息安全难以保证；第四是信息形式不一致，难以统一处理? 关联规则挖掘的过程 关联规则挖掘过程主要包含两个阶段：第一阶段必须先从资料集合中找出所有的高频项目组(Frequentitemsets)，第二阶段再由这些高频项目组中产生关联规则(Association Rules)。 关联规则挖掘的第一阶段必须从原始资料集合中，找出所有高频项目组(Large Itemsets)。高频的意思是指某一项目组出现的频率相对于所有记录而言，必须达到某一水平。一项目组出现的频率称为支持度(Support)，以一个包含A与B两个项目的2-itemset为例，我们可以经由公式(1)求得包含{A,B}项目组的支持度，若支持度大于等于所设定的最小支持度(Minimum Support)门槛值时，则{A,B}称为高频项目组。一个满足最小支持度的k-itemset，则称为高频k-项目组(Frequent k-itemset)，一般表示为Large k或Frequent k。算法并从Large k的项目组中再产生Large k+1，直到无法再找到更长的高频项目组为止。 关联规则挖掘的第二阶段是要产生关联规则(Association Rules)。从高频项目组产生关联规则，是利用前一步骤的高频k-项目组来产生规则，在最小信赖度(Minimum Confidence)的条件门槛下，若一规则所求得的信赖度满足最小信赖度，称此规则为关联规则。例如：经由高频k-项目组{A,B}所产生的规则AB，其信赖度可经由公式(2)求得，若信赖度大于等于最小信赖度，则称AB为关联规则。 就沃尔马案例而言，使用关联规则挖掘技术，对交易资料库中的纪录进行资料挖掘，首先必须要设定最小支持度与最小信赖度两个门槛值，在此假设最小支持度min_support=5% 且最小信赖度min_confidence=70%。因此符合此该超市需求的关联规则将必须同时满足以上两个条件。若经过挖掘过程所找到的关联规则「尿布，啤酒」，满足下列条件，将可接受「尿布，啤酒」的关联规则。用公式可以描述Support(尿布，啤酒)>=5%且Confidence(尿布，啤酒)>=70%。其中，Support(尿布，啤酒)>=5%于此应用范例中的意义为:在所有的交易纪录资料中，至少有5%的交易呈现尿布与啤酒这两项商品被同时购买的交易行为。Confidence(尿布，啤酒)>=70%于此应用范例中的意义为:在所有包含尿布的交易纪录资料中，至少有70%的交易会同时购买啤酒。因此，今后若有某消费者出现购买尿布的行为，超市将可推荐该消费者同时购买啤酒。这个商品推荐的行为则是根据「尿布，啤酒」关联规则，因为就该超市过去的交易纪录而言，支持了“大部份购买尿布的交易，会同时购买啤酒”的消费行为。 关联规则挖掘通常比较适用与记录中的指标取离散值的情况。如果原始数据库中的指标值是取连续的数据，则在关联规则挖掘之前应该进行适当的数据离散化（实际上就是将某个区间的值对应于某个值），数据的离散化是数据挖掘前的重要环节，离散化的过程是否合理将直接影响关联规则的挖掘结果。 同学录设计论文 第一章前言 Internet是目前世界上最大的计算机互联网络，它遍布全球，将世界各地各种规模的网络连接成一个整体。作为Internet上一种先进的，易于被人们所接受的信息检索手段，World Wide Web(简称WWW)发展十分迅速，成为目前世界上最大的信息资源宝库。据估计，目前Internet上已有上百万个Web站点，其内容范围跨越了教育科研、文化事业、金融、商业、新闻出版、娱乐、体育等各个领域，其用户群十分庞大，因此，建设一个好的Web站点对于一个机构的发展十分重要。 近年来计算机技术的快速发展，特别是计算机网络的发展，越来越深刻的改变了人们生活的方方面面。使得人们能以更低廉的价格，开发出更方便、更实用的网络工具。各种在线服务系统，更是深刻的影响了人们的联系方式，使得人们可以在远隔千里之遥随时通讯。过去的种种陈旧的联系方式，已经不能满足现代生活的需要。同学录作为一种方便同学之间联系的实用系统便应运而生。工商同学录是为工商同学之间进行交流和联系提供的一个平台。通过提供完善的同学录服务和规范同学录的管理，可以达到增进同学之间、同学与母校之间的感情，方便校友联系的目的。 要实现这样的功能，离不开后台数据库的支持。用户验证信息，收集到的用户点击信息，主题层次信息，分析得出的关联规则表等大量的数据都由数据库管理系统管理。本文中数据库服务器端采用了Microsoft Access数据库作为ODBC(Open DataBase Connectivity )数据源，并以先进的ADO（ActiveX Data Objects）技术进行数据库存取等操作，使Web与数据库紧密联系起来。 整个个性化页面生成系统主要由使用Dreamweaver_MX开发的关联规则采掘系统和利用IIS+ASP技术实现的个性化Web页面生成器两部分组成。关联规则采掘系统对数据库中的历史记录进行分析，产生用户关联规则表；页面生成器则负责记录用户行为和根据关联规则表动态生成用户个性化Web页面。二者通过数据 您的本次作业分数为：100分 1.【第001章】孤立点挖掘适用于下列哪种场合？ A 目标市场分析 B 购物篮分析 C 模式识别 D 信用卡欺诈检测 正确答案:D 2.【第01章】根据顾客的收入和职业情况，预测他们在计算机设备上的花费，所使用的相应数据挖掘功能是（）。 A 关联分析 B 分类和预测 C 演变分析 D 概念描述 正确答案:B 3.【第01章】数据挖掘应用和一些常见的数据统计分析系统的最主要区别在于（）。 A 所涉及的算法的复杂性 B 所涉及的数据量 C 计算结果的表现形式 D 是否使用了人工智能技术 正确答案:B 4.【第01章】下列几种数据挖掘功能中，（）被广泛的应用于股票价格走势分析。 A 关联分析 B 分类和预测 C 聚类分析 D 演变分析 正确答案:D 5.【第01章】下列几种数据挖掘功能中，（）被广泛的用于购物篮分析。 A 关联分析 B 分类和预测 C 聚类分析 D 演变分析 正确答案:A 6.【第01章】帮助市场分析人员从客户的基本信息库中发现不同的客户群，通常所使用的数据挖掘功能是（）。 A 关联分析 B 分类和预测 C 聚类分析 D 孤立点分析 E 演变分析 正确答案:C 7.【第01章】下面的数据挖掘的任务中，（）将决定所使用的数据挖掘功能。 A 选择任务相关的数据 B 选择要挖掘的知识类型 C 模式的兴趣度度量 D 模式的可视化表示 正确答案:B 8.【第01章】假设现在的数据挖掘任务是解析数据库中关于客户的一般特征的描述，通常所使用的数据挖掘功能是（）。 A 关联分析 B 分类和预测 C 孤立点分析 D 演变分析 E 概念描述 正确答案:E 9.【第02章】下列哪种可视化方法可用于发现多维数据中属性之间的两两相关性？ A 空间填充曲线 B 散点图矩阵 C 平行坐标 D 圆弓分割 正确答案:B 10.【第02章】计算一个单位的平均工资，使用哪个中心趋势度量将得到最合理的结果？ A 算术平均值 B 截尾均值 C 中位数 D 众数 正确答案:B 11.【第02章】字段Size = {small, medium, large}属于那种属性类型？ A 标称属性 INFO411/911 Laboratory exercises on Association Rule Mining Overview: Association rule mining can help uncover relationships between seemingly unrelated data in a transactional database. In data mining, association rules are useful in discovering consequences of commonly observed patterns within a set of transactions. What you need: 1.R software package (already installed on the lab computers) 2.The file "laboratory_week5.zip" on Moodle. Preparation: 1.Work in a group of size two to three (minimum size of a group is two. But no more than three students are to work together). Penalties apply if a group exeeds these limits. 2.Boot computer into Windows mode. 3.Download laboratory_week5.zip then save to an arbitrary folder, say "C:\Users\yourname\Desktop" 4.Uncompress laboratory_week 5.zip into this folder 5.Start "R" 6.Change the working directory by entering: setwd("C:/Users/yourname/Desktop") (Note that R expects forward slashes rather than backwars slashes as used by Windows.) Your task: Your are to submit a PDF document which contains your answers of the questions in this laboratory exercise. One document is to be submitted by each group. The header of the document must list the name and student number of all students in the group. Clearly indicate which question you have answered. The following link provides a documentation of the association rule module in R (called arules). The link can help you develop a better understanding of the usage and parameters of the association rule package in R: https://www.doczj.com/doc/3c9206589.html,/web/packages/arules/arules.pdf Work through the following step and answer given questions: Step1: Familiarize yourself with the arules package in R. Start R and type: library(arules) to load the package. We shall start from the analysis of a small file sample1.csv that contains some transactional data. To load data into R enter: sample1.transactions <- read.transactions("sample1.csv", sep=",") To get information about the total number of transactions in a file sample1.csv enter: sample1.transactions To get a summary of data set sample1.csv enter: summary(sample1.transactions) The data set is described as sparse matrix that consists of 10 rows and five columns. The density of 第5章关联分析 5.1 列举关联规则在不同领域中应用的实例。 5.2 给出如下几种类型的关联规则的例子，并说明它们是否是有价值的。 (a)高支持度和高置信度的规则； (b)高支持度和低置信度的规则； (c)低支持度和低置信度的规则； (d)低支持度和高置信度的规则。 5.3 数据集如表5-14所示： (a) 把每一个事务作为一个购物篮，计算项集{e}, {b, d}和{b, d, e}的支持度。 (b) 利用(a)中结果计算关联规则{b, d}→{e} 和 {e}→{b, d}的置信度。置信度是一个对称的度量吗？ (c) 把每一个用户购买的所有商品作为一个购物篮，计算项集{e}, {b, d}和{b, d, e}的支持度。 (d) 利用(b)中结果计算关联规则{b, d}→{e} 和 {e}→{b, d}的置信度。置信度是一个对称的度量吗？ 5.4 关联规则是否满足传递性和对称性的性质？举例说明。 5.5 Apriori 算法使用先验性质剪枝，试讨论如下类似的性质 (a) 证明频繁项集的所有非空子集也是频繁的 (b) 证明项集s 的任何非空子集s ’的支持度不小于s 的支持度 (c) 给定频繁项集l 和它的子集s ，证明规则“s’→(l – s’)”的置信度不高于s →(l – s)的置信度，其中s’是s 的子集 (d) Apriori 算法的一个变形是采用划分方法将数据集D 中的事务分为n 个不相交的子数据集。证明D 中的任何一个频繁项集至少在D 的某一个子数据集中是频繁的。 5.6 考虑如下的频繁3-项集：{1, 2, 3}，{1, 2, 4}，{1, 2, 5}， {1, 3, 4}，{1, 3, 5}，{2, 3, 4}，{2, 3, 5}，{3, 4, 5}。 (a)根据Apriori 算法的候选项集生成方法，写出利用频繁3-项集生成的所有候选4-项集。 (b)写出经过剪枝后的所有候选4-项集 5.7 一个数据库有5个事务，如表5-15所示。设min_sup=60%，min_conf = 80%。 数据挖掘课后习题 数据挖掘作业1——6 第一章绪论 1)数据挖掘处理的对象有哪些？请从实际生活中举出至少三种。 1、关系数据库 2、数据仓库 3、事务数据库 4、高级数据库系统和数据库应用如空间数据库、时序数据库、文本数据库和多媒体数据库等,还可以是 Web 数据信息。 实际生活的例子： ①电信行业中利用数据挖掘技术进行客户行为分析，包含客户通话记录、通话时间、所开通的服务等，据此进行客户群体划分以及客户流失性分析。 ②天文领域中利用决策树等数据挖掘方法对上百万天体数据进行分类与分析，帮助天文学家发现其他未知星体。 ③市场业中应用数据挖掘技术进行市场定位、消费者分析、辅助制定市场营销策略等。 2)给出一个例子，说明数据挖掘对商务的成功是至关重要的。该商务需要什么 样的数据挖掘功能？它们能够由数据查询处理或简单的统计分析来实现吗？ 以一个百货公司为例，它可以应用数据挖掘来帮助其进行目标市场营销。运用数据挖掘功能例如关联规则挖掘，百货公司可以根据销售记录挖掘出强关联规则，来诀定哪一类商品是消费者在购买某一类商品的同时，很有可能去购买的，从而促使百货公司进行目标市场营销。数据查询处理主要用于数据或信息检索,没有发现关联规则的方法。同样地，简单的统计分析没有能力处理像百货公司销售记录这样的大规模数据。 第二章数据仓库和OLAP技术 1)简述数据立方体的概念、多维数据模型上的OLAP操作。 ●数据立方体 数据立方体是二维表格的多维扩展，如同几何学中立方体是正方形的三维扩展一样，是一类多维矩阵，让用户从多个角度探索和 分析数据集，通常是一次同时考虑三个维度。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。 ●多维数据模型上的OLAP操作 a)上卷(roll-up):汇总数据 通过一个维的概念分层向上攀升或者通过维规约 b)下卷(drill-down):上卷的逆操作 由不太详细的数据到更详细的数据，可以通过沿维的概念分层向下或引入新的维来实现 c)切片和切块(slice and dice) 投影和选择操作 d)转轴(pivot) 立方体的重定位，可视化，或将一个3维立方体转化为一个2维平面序列 2)OLAP多维分析如何辅助决策？举例说明。 OLAP是在多维数据结构上进行数据分析的，一般在多维数据上切片、切块成简单数据来进行分析，或是上卷、下卷来分析。OLAP要查询 大量的日常商业信息，以及大量的商业活动变化情况，如每周购买量的 变化值，经理通过查询变化值来做决策。 例如经理看到利润小于预计值是，就会去深入到各地区去查看产品利润情况，这样他会发现一些比较异常的数据。经过进一步的分析和追 踪查询可以发现问题并解决 3)举例说明OLAP的多维数据分析的切片操作。 切片就是在某两个维上取一定区间的维成员或全部维成员。 如用三维数组表示为（地区，时间，产品，销售额），如果在地区维度上选定一个维成员，就可以得到在该地区的一个切片（关于时间和产 品的切片）。 第42卷 第2期 吉林大学学报(理学版) V ol.42 N o.2 2004年4月 JO U RN A L OF JIL IN U N IV ER SIT Y(SCIEN CE EDIT ION)A pr 2004 关联规则最大频繁项目集的快速发现算法 刘大有1,2,刘亚波1,2,尹治东3 (1.吉林大学计算机科学与技术学院,长春130012; 2.吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室,长春130012; 3.吉林出入境检验检疫局,长春130062) 摘要:提出一种快速发现最大频繁项目集的算法,该算法对集合枚举树进行改进,结合自底向上与自顶向下的搜索策略,利用非频繁项目集对候选最大频繁项目集进行剪枝和降维,减少了不必要候选最大频繁项目集的数量,显著提高了发现的效率. 关键词:关联规则;集合枚举树;最大频繁项目集 中图分类号:T P311 文献标识码:A 文章编号:1671-5489(2004)02-0212-04 Fast algorithm for discovering maximum frequent itemsets of association rules LIU Da-yo u1,2,LIU Ya-bo1,2,YIN Zhi-dong3 (1.College of Comp uter S cience and T echnology,J ilin U niver sity,Changchun130012,China; 2.K ey L abor atory of Sy mbolic Comp utation and K now ledg e E ngineering of M inistry of Education,J ilin U niver sity, Changchun130012,China; 3.J ilin E ntry-Ex it I nsp ection and Quar antine Bureau,Changchun130062,China) Abstract:The present paper presents an efficient alg orithm that improv es set-enumeratio n tr ee and finds maxim um frequent item sets.By co mbining botto m-up and top-dow n searches in set-enumeration tree and making use of the infrequent itemsets to pr une candidates of the m ax imum frequent itemsets, the algorithm reduces the number of candidates of the max imum frequent itemsets g enerated by it so that the efficiency is incr eased. Keywords:association rule;set-enumeration tree;max imum frequent itemset 发现频繁项目集是关联规则等多种数据挖掘的关键问题.在关联规则挖掘中,如果一个项目集的支持度不小于用户定义的最小支持度(以下简记为minsup),则称为频繁项目集;反之则称为非频繁项目集.如果一个频繁项目集的所有超集都是非频繁项目集,则称为最大频繁项目集.目前,多数频繁项目集发现算法都是Apr io ri算法或者其变种[1].这些算法采用自底向上的方法穷举每个频繁项目集,当最大频繁项目集很长时,这将是一个NP问题.任何频繁项目集都是最大频繁项目集的子集,该问题可以转化为发现所有最大频繁项目集.提高发现最大频繁项目集效率的关键是减少生成不必要的候选项目集及对其支持度的计算. 文献[2]中的M ax-Miner算法采用集合枚举树来描述项目集,突破了传统的自底向上的搜索策 收稿日期:2003-09-28. 作者简介:刘大有(1942～),男,教授,博士生导师,从事人工智能、数据挖掘和计算机应用的研究,E-mail:dyliu@https://www.doczj.com/doc/3c9206589.html,. cn.联系人:刘亚波(1975～),女,博士研究生,从事关联规则挖掘和粗糙集理论的研究,E-mail:liu-yabo@https://www.doczj.com/doc/3c9206589.html,. 基金项目:国家自然科学基金(批准号:60173006)、国家高技术研究发展计划项目(批准号:2003AA118020)、吉林省科技发展计划重大项目(批准号:吉科合字20020303-2)和吉林大学符号计算与知识工程教育部重点实验室资助基金. 浙江大学远程教育学院 《数据挖掘》课程作业 姓名：学号： 年级：学习中心：————————————————————————————— 第一章引言 一、填空题 （1）数据库中的知识挖掘(KDD)包括以下七个步骤：数据清理、数据集成、数据选择、数据交换、数据挖掘、模式评估和知识表示 （2）数据挖掘的性能问题主要包括：算法的效率、可扩展性和并行处理 （3）当前的数据挖掘研究中，最主要的三个研究方向是：统计学、数据库技术和机器学习 （4）孤立点是指：一些与数据的一般行为或模型不一致的孤立数据 二、简答题 （1）什么是数据挖掘？ 答：数据挖掘指的是从大量的数据中挖掘出那些令人感兴趣的、有用的、隐含的、先前未知的和可能有用的模式或知识。 （2）一个典型的数据挖掘系统应该包括哪些组成部分？ 答：一个典型的数据挖掘系统应该包括以下部分：1、数据库、数据仓库或其他信息库，2、数据库或数据仓库服务器，3、知识库，4、数据挖掘引擎，5、模式评估魔磕，6图形用户界面。 （3）Web挖掘包括哪些步骤？ 答：数据清理：（这个可能要占用过程60%的工作量）、数据集成、将数据存入数据仓库、建立数据立方体、选择用来进行数据挖掘的数据、数据挖掘（选择适当的算法来找到感兴趣的模式）、展现挖掘结果、将模式或者知识应用或者存入知识库。 （4）请列举数据挖掘应用常见的数据源。 （或者说，我们都在什么样的数据上进行数据挖掘） 答：常见的数据源包括关系数据库、数据仓库、事务数据库和高级数据库系统和信息库。其中高级数据库系统和信息库包括：空间数据库、时间数据库和时间序列数据库、流数据、多媒体数据库、面向对象数据库和对象——关系数据库、异种数据库和遗产数据库、文本数据库和万维网等。 数据挖掘中关联规则挖掘的应用研究 吴海玲，王志坚，许峰 河海大学计算机及信息工程学院，江苏南京（210098） 摘 要：本文首先介绍关联规则的基本原理，并简单概括其挖掘任务，然后说明关联规则的经典挖掘算法Apriori 算法，通过一个实例分析进一步明确关联规则在CRM 中的应用，最后展望了关联规则挖掘的研究方向。 关键词：数据挖掘，关联规则，Apriori 算法，CRM 引言 关联规则是表示数据库中一组对象之间的某种关联关系的规则，关联规则挖掘的主要对象是交易(Transaction)数据库。这种数据库的一个主要应用是零售业，比如超级市场的销售管理。条形码技术的发展使得数据的收集变得更容易、更完整，从而可以存储大量的交易资料。关联规则就是辨别这些交易项目之间是否存在某种关系。例如：关联规则可以表示“购买了商品A 和B 的顾客中有80％的人又购买了商品C 和D”。这种关联规则提供的信息可以用作商品目录设计、商场货架的布置、生产安排、具有针对性的市场营销等。 [1] 1 关联规则的基本原理 设Ｉ＝｛i 1，i 2，……，i m ｝是项的集合，设任务相关的数据D 是数据库事务的集合，其中每个事务T 是项的集合，使得T I 。每一个事务有一个标识符，称作T ID 。设X 是一个项集，事务T 包含X 当且仅当X T 。关联规则是形如X Y 的蕴涵式，其中X I ，Y ?I ，并且X ∩Y ＝?。规则X Y 在事务集D 中成立，具有支持度s ，其中s 是D 中事务包含X ∪Y （即X 和Y 二者）的百分比，它是概率P （X ∪Y ）。规则X Y 在事务集中具有可信度c ，如果D 中包含X 的事务同时也包含Y 的百分比c 。这是条件概率P （X Y ∣）。即是 ??????support(X ?Y)= P （X Y ∪） confidence(X ?Y)= P （X Y ∣） 同时满足最小支持度(minsup)和最小可信度阈值（minconf ）的规则称作强规则[1]。 项的集合称为项集（itemset ）。包含k 个项的项集成为k －项集，例如集合{computer, software }是一个2—项集。项集的出现频率是包含项集的事务数，简称为项集的频率。项集满足最小支持度minsup ，如果项集的出现频率大于或者等于minsup 与D 中事务总数的乘积。如果项集满足最小支持度，则称它为频繁项集(frequent itemset) [2]。 2 关联规则的发现任务 关联规则挖掘的问题就是要找出这样的一些规则，它们的支持度或可信度分别大于指定的最小支持度minsup 和最小可信度minconf 。因此，该问题可以分解成如下两个子问题[3]： 1．产生所有支持度大于或等于指定最小支持度的项集，这些项目集称为频繁项目集（frequent itemsets ），而其他的项目集则成为非频繁项目集（non-frequent itemsets ） 2．由频繁项集产生强关联规则。根据定义，这些规则必须满足最小支持度和最小可信度。 关联规则挖掘的问题的主要特征是数据量巨大，因此算法的效率很关键。目前研究的重点在第一步，即发现频繁项目集，因此第二步相对来说是很容易的。 数据挖掘第一次作业 第一题： (a).由最大-最小规范化公式vi′=vi?minA maxA?minA new_maxA?new_minA+new_minA得 35规范化后的值为35?13 70?13 1?0+0=0.386 (b).先计算属性的均值A’和标准差σA A’=1 n (v1+v2+?+v n)=1 27 13+15+16+?+70=29.963 35经过Z分数规划后的结果为v?A′ σA =35?29.963 12.94 =0.38 (c).由于属性绝对值最大为70，我们用100来除每个值 35规范化后的结果为 0.35 (d).最大—最小规范方法保持原始数据值之间的联系；Z分数规范化当属性的最大值和最小值未知，或离群点左右了最小-最大规范化时，该方法有用；小数定标规范化过于简单。我比较喜欢最小-最大规范化，因为这种方法计算起来没有Z分数复杂，并且不会使原始数据改变很多，保留了它们之间的联系。 第二题： (a).?X∈transaction,共有4个事务，最小相对支持度为60%，因此最小支持度计数阀值为3，用Apriori算法找到最大的频繁项集 L3={Milk, Cheese, Bread}，过程如下： L3的非空子集{Milk,Cheese},{Milk,Bread},{Cheese,Bread},{Milk},{Cheese},{Bread},结果关联规则如下： {Milk, Cheese}=>Bread, confidence=3/3=100% {Milk, Bread}=>Cheese, confidence=3/4=75% {Cheese, Bread}=>Milk, confidence=3/3=100% Milk=>{Cheese, Bread}, confidence=3/4=75% Cheese=>{Milk, Bread}, confidence=3/3=100% Bread=>{Milk, Cheese}, confidence=3/4=75% 由于min_conf=80%,所以只有第一个、第三个和第五个规则可以输出，是强规则。即，所有强规则如下： ?X∈transaction buys(X, Milk)^buys(X, Cheese)=>buys(X, Bread) ?X∈transaction buys(X, Bread)^buys(X, Cheese)=>buys(X, Milk) ?X∈transaction buys(X, Cheese)=>buys(X, Milk)^ buys(X, Bread) (b)?X∈customer,共有3个事务，最小相对支持度为60%，因此最小支持度计数阀值为2，用Apriori算法找到的最大频繁项集 L2={{Sunset-Milk, Dairyland-Cheese, Wonder-Bread}, {Dairyland-Milk, Wonder-Bread, Tasty-Pie} }共两个最大频繁项集 过程如下： 数据挖掘（2）：关联规则FpGrowth算法 2015/08/28 · IT技术·数据挖掘 分享到：6 ?Android-精通Activity ?新春特辑-Cocos抢红包 ?Android攻城狮的第二门课（第3季） ?Android攻城狮的第二门课（第2季） 原文出处：fengfenggirl（@也爱数据挖掘） 上一篇介绍了关联规则挖掘的一些基本概念和经典的Apriori算法，Aprori算法利用频繁集的两个特性，过滤了很多无关的集合，效率提高不少，但是我们发现Apriori算法是一个候选消除算法，每一次消除都需要扫描一次所有数据记录，造成整个算法在面临大数据集时显得无能为力。今天我们介绍一个新的算法挖掘频繁项集，效率比Aprori 算法高很多。 FpGrowth算法通过构造一个树结构来压缩数据记录，使得挖掘频繁项集只需要扫描两次数据记录，而且该算法不需要生成候选集合，所以效率会比较高。我们还是以上一篇中用的数据集为例： TID Items T1{牛奶,面包} T2{面包,尿布,啤酒,鸡蛋} T3{牛奶,尿布,啤酒,可乐} T4{面包,牛奶,尿布,啤酒} T5{面包,牛奶,尿布,可乐} 一、构造FpTree FpTree 是一种树结构，树结构定义如下： 1 2 3 4 5 6 7 8 public class FpNode { String idName;// id 号 List 作业一： 1. 给出一个例子，其中数据挖掘对于商务的成功是至关重要的。该商务需要什么数据挖掘功能？它们能够由数据查询处理或简单的统计分析来实现吗？ 答：1)Yahoo!通过对用户使用行为的意外模式分析，发现在每次会话中，人们 阅读邮件和阅读新闻的行为之间存在很强的相关关系。Yahoo!电子邮箱产品小组验证了这种关系的影响：在一组测试用户的邮箱首页上显示一个新闻模块，其中的新闻标题被醒目显示。用户的流失率显著下降，实际上，在这次试验中，最弱的一组流失率下降了40%！于是Yahoo!立刻开发并完善了新闻模块，并嵌入Yahoo!电子邮箱的首页，到现在，上亿的消费者都可以看到并使用这种产品。可见，数据挖掘对商务的成功是至关重要的。 2)该商务应用了关联规则数据挖掘功能。 3)用于数据或信息检索的数据查询处理不具有发现关联规则能力。同样，简单的统计分析不能处理大量的数据。 2. 使用你熟悉的生活中的数据库，给出关联规则挖掘、序列模式分析、分类、聚类、孤立点分析等数据挖掘功能的例子。 答：关联规则挖掘的例子：如果顾客买了尿片与牛奶，他很可能买啤酒。把啤酒放在尿片的附近。 序列模式分析的例子：买了喷墨打印机的的顾客中，80%的人三个月后又买了墨盒。 分类数据挖掘功能的例子：信用卡发放 聚类数据挖掘功能的分析：人脸识别 孤立点分析的例子：信用卡公司需要检测大量的支付行为。可以利用支付行为中的地点、支付类型以及支付频率等信息检测出孤立点。 3. 与挖掘少量数据相比，挖掘海量数据的挑战有哪些？ 答：1)规模大 高效算法, 并行处理 2)高维特性 导致搜索空间指数级的增长，维度约减 3)过拟合 因过分强调对训练样本的效果导致过度拟合，使得对未知预测样本效果就会变差 4)动态、缺失、噪音数据 5)领域知识的运用 6)模式的可理解性 2.4 假设医院对18个随机挑选的成年人检查年龄和身体肥胖，得到如下结果： (a) 计算age 和%fat 的均值、中位数和标准差。 (b) 绘制age 和%fat 的盒图。 (c) 绘制基于这两个变量的散点图和q-q 图。 答： 22222222)4656()4654())4654()4652()4650()4649()4647(-+-+-+-+-+-+-+94.174])4661()4660()4658()4658()4657(22222=-+-+-+-+-+数据挖掘作业
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