数据挖掘中分类方法综述.
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数据挖掘分类的名词解释数据挖掘是一门涉及从大量数据中发现模式、关联和信息的学科。
它使用统计学、机器学习和数据库系统等技术,通过对数据进行分析和解释来揭示潜在的知识和见解。
而数据挖掘的分类是对这门学科的不同方面和方法进行了系统的归类和整理,以便更好地理解和应用这些技术。
1. 关联规则挖掘关联规则挖掘是数据挖掘中最常见的一种分类方法。
它旨在发现数据集中的项之间的相关性。
通过分析事务数据,揭示其中的共同模式和规律。
关联规则可以被表示为“A如果B”的形式,其中A和B是数据项的集合。
例如,超市销售数据中的关联规则可能是“购买尿布的人也购买啤酒”。
这种方法可以帮助超市了解消费者倾向,从而进行有效的市场营销和产品布局。
2. 分类分类是数据挖掘的另一个重要方面。
它旨在根据已有样本的特征和类别,建立一个模型,可以将新数据分类到合适的类别中。
常见的分类算法包括决策树、朴素贝叶斯、支持向量机等。
例如,在邮件过滤中,可以使用分类算法将邮件分为垃圾邮件和正常邮件,以便自动过滤垃圾邮件。
3. 聚类聚类是将数据分组成有相似特征的集合的过程。
聚类算法试图将数据划分为不同的簇,使得同一簇内的数据相似度最大,而不同簇之间的相似度最小。
它有助于发现不同群体、市场细分、社交网络等领域的模式和结构。
例如,通过对顾客消费行为的聚类分析,可以发现不同人群的消费偏好和购买习惯,从而定向推销特定的产品或服务。
4. 异常检测异常检测是寻找与大多数样本显著不同的数据点的过程。
它用于识别数据集中的异常或异常行为,帮助我们发现潜在的问题或异常情况。
异常检测的应用领域广泛,包括金融欺诈检测、网络安全监控、故障检测等。
例如,在信用卡欺诈检测中,根据用户的消费习惯和模式,可以使用异常检测来识别可能的欺诈行为。
5. 文本挖掘文本挖掘是从大量的文本数据中自动发现有趣的模式和知识的过程。
它包括文本分类、情感分析、关键词提取等技术。
文本挖掘广泛应用于社交媒体分析、舆情监测、新闻报道等领域。
分析Technology AnalysisI G I T C W 技术136DIGITCW2021.021 决策树分类算法1.1 C 4.5分类算法的简介及分析C4.5分类算法在我国是应用相对较早的分类算法之一,并且应用非常广泛,所以为了确保其能够满足在对规模相对较大的数据集进行处理的过程中有更好的实用性能,对C4.5分类算法也进行了相应的改进。
C4.5分类算法是假如设一个训练集为T ,在对这个训练集建造相应的决策树的过程中,则可以根据In-formation Gain 值选择合理的分裂节点,并且根据分裂节点的具体属性和标准,可以将训练集分为多个子级,然后分别用不同的字母代替,每一个字母中所含有的元组的类别一致。
而分裂节点就成为了整个决策树的叶子节点,因而将会停止再进行分裂过程,对于不满足训练集中要求条件的其他子集来说,仍然需要按照以上方法继续进行分裂,直到子集所有的元组都属于一个类别,停止分裂流程。
决策树分类算法与统计方法和神经网络分类算法相比较具备以下优点:首先,通过决策树分类算法进行分类,出现的分类规则相对较容易理解,并且在决策树中由于每一个分支都对应不同的分类规则,所以在最终进行分类的过程中,能够说出一个更加便于了解的规则集。
其次,在使用决策树分类算法对数据挖掘中的数据进行相应的分类过程中,与其他分类方法相比,速率更快,效率更高。
最后,决策树分类算法还具有较高的准确度,从而确保在分类的过程中能够提高工作效率和工作质量。
决策树分类算法与其他分类算法相比,虽然具备很多优点,但是也存在一定的缺点,其缺点主要体现在以下几个方面:首先,在进行决策树的构造过程中,由于需要对数据集进行多次的排序和扫描,因此导致在实际工作过程中工作量相对较大,从而可能会使分类算法出现较低能效的问题。
其次,在使用C4.5进行数据集分类的过程中,由于只是用于驻留于内存的数据集进行使用,所以当出现规模相对较大或者不在内存的程序及数据即时无法进行运行和使用,因此,C4.5决策树分类算法具备一定的局限性。
数据流挖掘分类技术综述【摘要】随着计算机信息技术的迅速发展,数据流挖掘分类技术应用在许多领域。
如金融市场、网络监控、电信数据管理、传感器网络等。
然而,数据流挖掘和分类技术还有进一步改进和提高的空间,所以数据流挖掘将成为目前的研究热点。
【关键词】数据流挖掘;分类技术。
应用领域;研究热点一、前言本文着重介绍了近年来国际上数据流挖掘领域的研究成果,对数据流挖掘的关键技术从聚类、分类、频繁模式发现和时间序列分析四个方面进行了介绍,并对相关算法进行了归纳总结,最后提出了分类技术改进的新思路等问题,希望有一定的理论指导意义。
二、数据流挖掘概述数据流,顾名思义,数据流就是连续产生的数据,数据流是实时、连续、有序、时变、无限的元组序列。
数据流分类,在一个数据流S中,每一个元素S 属于一个预定义的类型,有一个潜在的类标,但是类标的真实值未知。
数据流分类通过对训练数据集进行学习,推导出一个有效的分类模型,预测未知数据的真实类标。
与传统的数据集相比,数据流具有以下一些鲜明的特点:a有序性。
数据流中的元组按时问有序生成,序号隐含于到来的时刻或直接以时间戳记录。
b不可再现性。
数据流中的数据一旦流过处理节点就不会再次出现,除非进行特殊的保存。
c高速性。
数据流数据高速地生成,即产生元组的速率较高。
d无限性。
数据流数据一直连续不断地产生,往往是无限量的。
e高维性。
数据流往往包含大量的属性,即描述数据流的维数较高。
f动态性。
产生数据流的概率分布模型是时变的,且变化的速率无法控制。
三、数据流挖掘的研究热点目前对数据流挖掘的研究热点主要集中在数据流的聚类、分类、离群点检测和频繁模式挖掘等方面。
1.数据流聚类算法聚类是指对一个已给的数据对象集合,将其中相似的对象划分为一个或多个组(称为“簇”)的过程。
同一个簇中的元素彼此相似,而与其它簇中的元素相异。
数据流的聚类算法不同于传统数据的聚类算法,必须是增量式的,对聚类的表示要简洁,对新数据的处理要快速,对噪音和异常数据必须是稳健的。
数据挖掘分类方法数据挖掘是从大量数据中提取有价值的信息和知识的过程。
分类是数据挖掘中一种常见的方法,它通过将数据样本分配到不同的类别中,对不同类别进行判别和预测。
分类方法有许多种,包括决策树、贝叶斯分类器、支持向量机、神经网络等。
决策树是一种常见的分类方法,它通过一系列的判断来对数据进行分类。
决策树通常是一个树状的结构,每个节点表示一个特征或属性,分支表示特征的取值,叶节点表示一个类别。
决策树的构建过程包括特征选择、划分数据集、递归构建子树等步骤。
决策树简单易懂,可解释性好,但容易产生过拟合。
贝叶斯分类器是基于贝叶斯定理的一种分类方法。
它假设特征之间相互独立,并利用贝叶斯定理计算后验概率。
贝叶斯分类器通过计算每个类别的后验概率,选择概率最大的类别作为分类结果。
贝叶斯分类器对数据分布的假设较强,对特征之间的依赖关系较为敏感,但在某些应用中表现出色。
支持向量机是一种基于统计学习理论的分类方法。
它通过寻找最优超平面,将数据样本分割成不同的类别。
支持向量机的优化目标是最大化两个类别之间的间隔,同时考虑到错误率的影响。
支持向量机可以通过核函数进行非线性分类,具有较高的泛化能力和较好的性能。
神经网络是一种模仿生物神经系统的分类方法。
它由多个神经元构成的多层网络,每个神经元通过输入与权重的线性组合和激活函数的非线性变换来进行信息处理。
神经网络通过学习调整权重,使得网络能够自动学习特征并进行分类。
神经网络具有较强的拟合能力和非线性建模能力,但训练过程复杂,容易过拟合。
此外,还有许多其他的分类方法,如K近邻算法、逻辑回归、朴素贝叶斯分类器等。
不同的分类方法适用于不同的问题和数据特征。
在实际应用中,可以根据问题的具体需求和数据特点选择合适的分类方法。
同时,也可以使用集成学习方法(如随机森林、Adaboost等)将多个分类器进行组合,提高分类性能。
数据挖掘中聚类算法研究综述随着数据量的不断增加,数据挖掘成为了探索数据背后规律的一种重要方法。
而聚类算法作为数据挖掘中的一种基本技术,其在数据分析、模式识别、生物信息学、社交网络分析等领域都有着广泛的应用。
本文就对数据挖掘中的聚类算法进行了研究和总结,旨在对聚类算法的原理、特点、应用等方面进行探讨。
一、聚类算法的基本原理聚类算法是指将一组对象划分为若干个组或类,使得组内对象之间的相似度尽可能大,组间对象之间的相似度尽可能小,从而达到数据分类和分析的目的。
聚类算法的基本原理包括以下三个方面:1. 相似度度量:聚类算法的基础在于相似度度量,即将每个对象之间的相似度进行计算。
相似度度量可以采用欧几里得距离、曼哈顿距离、余弦相似度等多种方法。
2. 聚类分配:聚类分配是指将每个对象划分到合适的聚类中。
聚类分配可以通过最近邻法、k-means算法等实现。
3. 聚类更新:聚类更新是指对各个聚类进行调整,使得聚类内对象之间的相似度尽可能大,聚类间对象之间的相似度尽可能小。
聚类更新可以采用层次聚类法、DBSCAN算法等。
二、聚类算法的分类根据聚类算法的不同特点和应用场景,可以将聚类算法分为以下几种类型:1. 基于距离的聚类算法:包括最近邻法、k-means算法、k-medoid 算法等。
2. 基于密度的聚类算法:包括DBSCAN算法、OPTICS算法等。
3. 基于层次的聚类算法:包括凝聚层次聚类法、分裂层次聚类法等。
4. 基于模型的聚类算法:包括高斯混合模型聚类、EM算法等。
三、聚类算法的应用聚类算法在各种领域中都有着广泛的应用,包括数据分析、模式识别、社交网络分析、生物信息学等。
下面简单介绍一下聚类算法在这些领域中的应用:1. 数据分析:聚类算法可以对数据进行分类和分组,从而提取出数据中的规律和趋势,帮助人们更好地理解和利用数据。
2. 模式识别:聚类算法可以对图像、声音、文本等数据进行分类和分组,从而实现对数据的自动识别和分类。
数据挖掘软件的分类算法和聚类算法应用案例第一章介绍数据挖掘软件的分类算法数据挖掘是从大量数据中提取有价值信息的过程,分类算法是其中最常用也最基本的技术手段之一。
下面我们将介绍几种常见的分类算法及其应用案例。
1.1 决策树算法决策树算法是一种基于树形结构的分类方法,通过一系列问题的回答来判断数据属于哪个类别。
常见应用场景是客户流失预测。
例如,在电信行业中,根据用户的个人信息、通话记录等数据,可以使用决策树算法预测某个用户是否会流失,从而采取相应措施。
1.2 朴素贝叶斯算法朴素贝叶斯算法是一种基于贝叶斯定理的概率分类方法,它假设特征之间相互独立。
常见应用场景是垃圾邮件过滤。
例如,根据邮件的关键词、发件人等特征,可以使用朴素贝叶斯算法判断某封邮件是否为垃圾邮件。
1.3 支持向量机算法支持向量机算法是一种常用的二分类算法,它将数据映射到高维空间中,通过学习一个分隔超平面来进行分类。
常见应用场景是图像识别。
例如,在人脸识别领域,可以使用支持向量机算法将不同人脸的特征进行分类,从而实现人脸识别功能。
第二章介绍数据挖掘软件的聚类算法聚类算法是将数据对象划分成不同的类别或簇的过程,属于无监督学习的范畴。
下面我们将介绍几种常见的聚类算法及其应用案例。
2.1 K均值算法K均值算法是一种基于距离度量的聚类方法,将数据划分为K个簇,每个簇的中心点称为聚类中心。
常见应用场景是客户细分。
例如,在市场营销领域中,可以使用K均值算法对用户的消费数据进行聚类,将用户划分为不同的细分群体,从而有针对性地推送广告和优惠信息。
2.2 层次聚类算法层次聚类算法是一种基于距离或相似度的聚类方法,它将数据对象自底向上或自顶向下逐渐合并,形成聚类层次结构。
常见应用场景是文本分析。
例如,在文本挖掘中,可以使用层次聚类算法对大量文件进行聚类,将相似的文件放在同一个簇中,进而快速找到相关文档。
2.3 密度聚类算法密度聚类算法是一种基于密度的聚类方法,它将数据对象划分为具有足够高密度的区域,并与邻近的高密度区域分离开来。
分类算法综述分类算法综述分类算法是一种机器学习技术,它的目标是将输入数据分成不同的类别。
分类算法广泛应用于数据挖掘、自然语言处理、计算机视觉等领域。
本文将对常见的分类算法进行综述。
1. 朴素贝叶斯分类算法朴素贝叶斯分类算法是一种基于贝叶斯定理和特征条件独立假设的分类算法。
该算法的核心思想是通过先验概率和条件概率来计算后验概率,从而确定每个类别的概率。
朴素贝叶斯分类算法的优点是简单易懂,适用于大规模数据集。
2. 决策树分类算法决策树分类算法是一种基于树形结构的分类算法。
该算法通过对训练数据进行分析,构建一棵决策树,用于对新数据进行分类。
决策树分类算法的优点是易于理解和实现,同时可以处理具有非线性关系的数据。
3. 支持向量机分类算法支持向量机分类算法是一种基于间隔最大化的分类算法。
该算法通过将数据映射到高维空间,使得数据在该空间中可以被线性分割,从而实现分类。
支持向量机分类算法的优点是对于高维数据具有很好的分类效果。
4. 最近邻分类算法最近邻分类算法是一种基于距离度量的分类算法。
该算法的核心思想是找到离待分类数据最近的K个已知分类的数据,通过它们的类别来确定待分类数据的类别。
最近邻分类算法的优点是简单易懂,适用于多分类问题。
5. 随机森林分类算法随机森林分类算法是一种基于决策树的集成学习算法。
该算法通过对训练数据随机采样,并对每个采样数据构建一棵决策树,最终将这些决策树集成起来进行分类。
随机森林分类算法的优点是对于噪声数据具有很好的分类效果。
总的来说,不同的分类算法在处理不同类型的数据和问题时具有各自的优缺点。
选择合适的分类算法需要考虑数据的特点、算法的性能以及应用场景等因素。
68*本文系国家自然科学基金资助项目“用于数据挖掘的神经网络模型及其融合技术研究”(项目编号:60275020课题研究成果之一。
收稿日期:2006-03-25修回日期:2006-07-23本文起止页码:68-71,108钱晓东天津大学电气与自动化工程学院天津300072〔摘要〕对数据挖掘中的核心技术分类算法的内容及其研究现状进行综述。
认为分类算法大体可分为传统分类算法和基于软计算的分类法两类,主要包括相似函数、关联规则分类算法、K 近邻分类算法、决策树分类算法、贝叶斯分类算法和基于模糊逻辑、遗传算法、粗糙集和神经网络的分类算法。
通过论述以上算法优缺点和应用范围,研究者对已有算法的改进有所了解,以便在应用中选择相应的分类算法。
〔关键词〕数据挖掘分类软计算〔分类号〕TP183A Review on Classification Algorithms in Data Mining Qian XiaodongSchool of Electrical Engineering and A utomation, Tianjin University, Tianjin 300072〔Abstract〕As one of the kernel techniques in the data mining, it is necessary to summarize the research status of classification algorithm.Classification algorithms can be divided into classical algorithms and algorithms based on soft computing, primarily including similar function,classification algorithms based on association rule, K-nearest Neighbor, decision tree, Bayes network and classification algorithms based on fuzzy logic, genetic algorithm, neural network and rough sets. By presenting the advantages and disadvantages and the application range of the algorithms mentioned above, it will behelpful for people to improve and select algorithms for applications, and even to develop new ones.〔Keywords〕data mining classification soft computing数据挖掘中分类方法综述*1前言数据挖掘源于20世纪90年代中期,是一个既年轻又活跃的研究领域,涉及机器学习、模式识别、统计学、数据库、知识获取与表达、专家系统、神经网络、模糊数学、遗传算法等多个领域。
分类技术是数据挖掘中最有应用价值的技术之一,其应用遍及社会各个领域。
基于人工智能和信息系统,抽象层次上的分类是推理、学习、决策的关键,是一种基础知识。
因而数据分类技术可视为数据挖掘中的基础和核心技术。
其实,该技术在很多数据挖掘中被广泛使用,比如关联规则挖掘和时间序列挖掘等。
因此,在数据挖掘技术的研究中,分类技术的研究应当处在首要和优先的地位。
目前,数据分类技术主要分为基于传统技术和基于软计算技术两种。
2传统的数据挖掘分类方法2.1数据分类中相似函数的研究数据分类首先涉及到样本间的相似度判定函数,向量相似性判定函数可根据向量特征可比性以及是否能满足距离三角不等式加以区分,而不满足距离三角不等式的向量相似性判定函数可根据互近邻距离等来判定。
当向量特征是非同质的,简单地使用上述相似性判定函数是不合适的;而对于不同质的特征,使用不同的相似性判定函数也是困难的,因为:①不同判定函数之间的综合判定很困难;②某些向量特征取决于质;③即使取决于特征量,用于相似性判定函数的离散值或区间值也需进一步研究。
对于离散的向量特征,人们提出了简单匹配系数、Jaccard 系数、Rao 系数等相似性判定函数,但在实际使用中却存在很多限制,且这只适用于离散值数量较少的情况。
目前,非同质、离散、半连续半离散以及同质的相似性判定函数的研究成果还比较少。
但以上讨论仅限于在两个向量之间,在实际分类过程中,也会涉及两个类别之间相似程度(距离的计算,因为这无论在分类过程中还是评价分类质量时都是必不可少的。
在实际应用中,类别间相似程度的计算函数主要包括最近距离函数、质心距离函数、平均距离函数等。
2.2传统数据分类方法分类技术针对数据集构造分类器,从而对未知类别样本赋予类别标签。
在其学习过程中和无监督的聚类相比,一般而言,分类技术假定存在具备环境知识和输入输出样本集知识的老师,但环境及其特性、模型参数等却是未知的。
2.2.1基于关联规则(CBA: Classification Based on Associa-tion Rule的分类算法该算法[1]的构造分类器可分为两步:第一步要发现所有形如xi1∧xi2=>Ci的关联规则,即右侧均为类别属性值的关联规则;第二步要选择高优先度的规则来覆盖训练集,即若有多条关联规则的左侧均相同,而右侧为不同的类时,则选择具有最高置信度的规则作为可能规则。
CBA算法主要是通过发现样本集中的关联规则来构造分类器。
关联规则的发现采用经典算法Apriori[1],通过迭代检索出数据集中所有的频繁项集,即支持度不低于用户设定阈值的项集。
此算法的优点是发现的规则相对较全面且分类准确度较高,其缺点是:①当潜在频繁2项集规模较大时,算法会受到硬件内存的制约,导致系统I/O负荷过重;②由于对数据的多次扫描和JOIN运算所产生潜在频繁项集,Apriori 算法的时间代价高昂。
针对Apriori算法的缺陷,LIG(large items generation算法在求解频繁1项集的同时计算相应项的相关区间,以此得到缩小了的项集的潜在频繁2项集。
频繁模式增长(FP算法放弃利用潜在频繁项集求解频繁项集的做法,进而提出频率增长算法。
该算法通过扫描数据集得到频繁项的集合以及各项支持度,并按支持度大小降序排列频繁项目列表,然后通过构造一个FP-树来进行关联规则挖掘。
其优点是:在完备性上,它不会打破任何模式且包含挖掘所需的全部信息;而在紧密性方面,它能剔除不相关信息,并不包含非频繁项,故支持度高的项在FP-树中共享机会也高。
该算法比Apriori快一倍,但当数据集过大时,所构建的FP-树仍受内存制约。
2.2.2K近邻(KNN分类算法KNN方法基于类比学习,是一种非参数的分类技术,它在基于统计的模式识别中非常有效,并对未知和非正态分布可取得较高的分类准确率,具有鲁棒性、概念清晰等优点。
其基本原理为:KNN分类算法搜索样本空间,计算未知类别向量与样本集中每个向量的相似度值,在样本集中找出K个最相似的文本向量,分类结果为相似样本中最多的一类。
但在大样本集和高维样本分类中(如文本分类,KNN方法的缺陷也得以凸显。
首先,KNN是懒散的分类算法,对于分类所需的计算均推迟至分类进行,故在其分类器中存储有大量的样本向量。
在未知类别样本需要分类时,在计算所有存储样本和未知类别样本的距离时,高维样本或大样本集所需要的时间和空间的复杂度均较高。
其次,KNN算法是建立在VSM模型上的,其样本距离测度使用欧式距离。
若各维权值相同,即认定各维对于分类的贡献度相同,显然这不符合实际情况。
基于上述缺点,人们也采用了一些改进算法:当样本数量较大时,为减小计算,可对样本集进行编辑处理,即从原始样本集中选择最优的参考子集进行KNN计算,以减少样本的存储量和提高计算效率。
截止目前,其中最主要的方法有[2]:①近邻规则浓缩法。
其编辑处理的结果是产生一个样本集的子集,然后在子集上进行KNN算法的计算。
②产生或者修改原型法。
这种方法包括建立一个原型和在原始训练样本集中调整几个有限的数据,其中多数情况下采用神经网络技术。
③多重分类器的结合法。
即由几个神经网络组成一个分类器,其每个神经网络都担当一个1-最近邻分类器的作用,对其中一个子集进行1-最近邻计算,而这个子集基于Hart’s方法产生。
各维权重对于相等BP神经网络可用于计算各维权值,此方法虽然利用了神经网络的分类和泛化能力,但存在以下缺点:①BP神经网络学习算法本身存在一些不足(见下文;②在其测算属性权值时,需逐个删除输入节点,但每次删除均可能需要重新强化BP神经网络训练,故对于高维或大量的样本,计算量过大。
也有人使用最佳变化梯度来求证每个属性的权重,但对于非线形的KNN算法,尤其当最佳函数存在多个局部最小值时,线形的梯度调整很难保证方法的收敛性。
2.2.3决策树分类算法决策树是以实例为基础的归纳学习算法。
它是一种从一组无次序、无规则的事例中推理出决策树形式的分类规则。
它采用自顶向下的递归方式,对决策树内部的节点进行属性值比较,并根据不同属性值来判断该节点向下的分支。
但在建立决策树的过程中需要设置停止增长条件,以使决策树能在适当的时候停止生长。
同时,还要考虑把决策树修剪到合适的尺寸,并尽量保持决策树的准确度。
在基于决策树的分类算法中,ID3(C4.5是较早的决策树分类算法,其后又出现多种改进算法,其中SLIQ(supervised learning in quest和SPRINT(scalable parallelizable induction of decision tree算法最具代表性。
2.2.3.1ID3(C4.5分类算法Quinlan提出的ID3学习算法通过选择窗口来形成决策树,它利用的是信息论中的互信息或信息增益理论来寻找具有最大信息量属性而建立决策树节点的方法,并在每个分支子集重复这个过程。
该方法的优点是描述简单、分类速度快、产生的分类规则易于理解。
但此算法抗噪性差,训练正例和反例较难控制。
C4.5分类算法后来虽得到改进,但仍存在算法低效问题,故不能进行增量学习。
2.3.3.2SLIQ分类算法[3]针对C4.5改进算法而产生的样本集反复扫描和排序低效问题,SLIQ分类算法运用了预排序和广度优先两项技术。
预排序技术消除了结点数据集排序,广度优先策略为决策树中每个叶子结点找到了最优分裂标准。
SLIQ算法由于采用了上述两项技术使其能处理比C4.5大得多69的样本集;但由于所需内存较多,这在一定程度上限制了可以处理的数据集的大小;预排序技术也使算法性能不能随记录数目进行线性扩展。