粗糙集理论方法及其应用

粗糙集理论的模型参数估计方法及其实际应用粗糙集理论是一种用于处理不完备、不精确、不确定信息的数学工具，被广泛应用于数据挖掘、模式识别、决策分析等领域。

在粗糙集理论中，模型参数的估计是一个重要的研究内容，本文将介绍几种常用的粗糙集模型参数估计方法，并探讨其在实际应用中的价值。

一、基于最大似然估计的参数估计方法最大似然估计是一种常用的参数估计方法，其基本思想是通过最大化观测数据出现的概率来估计模型参数。

在粗糙集理论中，最大似然估计可以用于估计决策属性的条件概率分布。

具体而言，对于给定的条件属性集合和决策属性，最大似然估计可以通过统计样本中各个条件属性取值与决策属性取值的频率来估计其条件概率分布。

然后，可以利用估计得到的条件概率分布进行决策推理和决策分析。

二、基于贝叶斯估计的参数估计方法贝叶斯估计是一种基于贝叶斯定理的参数估计方法，其基本思想是通过先验知识和观测数据来估计模型参数的后验概率分布。

在粗糙集理论中，贝叶斯估计可以用于估计条件属性的条件概率分布。

具体而言，可以利用先验知识和观测数据来构建条件属性的先验概率分布和似然函数，然后通过贝叶斯定理计算条件属性的后验概率分布。

最后，可以利用估计得到的后验概率分布进行决策推理和决策分析。

三、基于遗传算法的参数估计方法遗传算法是一种模拟生物进化过程的优化算法，其基本思想是通过模拟自然选择、交叉和变异等操作来搜索最优解。

在粗糙集理论中，遗传算法可以用于估计约简算法中的参数。

具体而言，可以将约简算法中的参数作为遗传算法的个体编码，然后通过选择、交叉和变异等操作来搜索最优的参数组合。

最后，可以利用估计得到的最优参数组合进行数据挖掘和模式识别。

四、粗糙集理论在实际应用中的价值粗糙集理论作为一种处理不完备、不精确、不确定信息的数学工具，具有很强的实际应用价值。

首先，粗糙集理论可以用于特征选择和约简，可以帮助我们从大量的属性中选择出最具有代表性和区分性的属性，从而提高数据挖掘和模式识别的效果。

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。

粗糙集理论的使用方法与步骤详解引言：粗糙集理论是一种用来处理不确定性和模糊性问题的数学工具，它在数据分析和决策支持系统中得到了广泛的应用。

本文将详细介绍粗糙集理论的使用方法与步骤，帮助读者更好地理解和应用这一理论。

一、粗糙集理论概述粗糙集理论是由波兰学者Pawlak于1982年提出的，它是一种基于近似和粗糙程度的数学理论。

粗糙集理论的核心思想是通过对属性间的关系进行分析，识别出数据集中的重要特征和规律。

它主要包括近似集、正域、决策表等概念。

二、粗糙集理论的使用方法1. 数据预处理在使用粗糙集理论之前，首先需要对原始数据进行预处理。

这包括数据清洗、数据变换和数据归一化等步骤，以确保数据的准确性和一致性。

2. 构建决策表决策表是粗糙集理论中的重要概念，它由属性和决策构成。

构建决策表时，需要确定属性集和决策集，并将其表示为一个矩阵。

属性集包括原始数据中的各个属性，而决策集则是属性的决策结果。

3. 确定正域正域是指满足某一条件的样本集合，它是粗糙集理论中的关键概念。

通过对决策表进行分析，可以确定正域，即满足给定条件的样本集合。

正域的确定可以通过计算属性的约简度或者使用启发式算法等方法。

4. 近似集的计算近似集是粗糙集理论中的核心概念，它是指属性集在正域中的近似表示。

通过计算属性集在正域中的近似集，可以确定属性之间的关系和重要程度。

近似集的计算可以使用不同的算法，如基于粒计算、基于覆盖算法等。

5. 属性约简属性约简是粗糙集理论中的一个重要问题，它是指从属性集中选择出最小的子集，保持属性集在正域中的近似表示不变。

属性约简的目标是减少属性集的复杂性，提高数据分析和决策的效率。

属性约简可以通过计算属性的重要度、使用启发式算法或者遗传算法等方法实现。

6. 决策规则的提取决策规则是粗糙集理论中的重要结果，它是从决策表中提取出来的一组条件和决策的组合。

决策规则可以帮助我们理解数据集中的规律和特征，从而做出更好的决策。

粗糙集理论的属性约简方法及其在实际问题中的应用引言粗糙集理论是一种基于不确定性的数据分析方法，它通过对数据集中属性之间的关系进行分析，提供了一种有效的数据降维和特征选择的方法。

在实际问题中，属性约简是粗糙集理论的一个重要应用，它可以帮助我们从大规模的数据中提取出最为关键和有价值的属性，减少数据处理的复杂性，提高数据分析的效率和准确性。

一、粗糙集理论概述粗糙集理论是由波兰学者Pawlak于1982年提出的，它是一种处理不确定性信息的数学工具，主要用于数据分析和知识发现。

粗糙集理论的核心思想是基于近似和不确定性，通过对属性之间的关系进行分析，找出属性的重要性和相关性，从而对数据进行降维和特征选择。

二、属性约简方法属性约简是粗糙集理论的一个重要应用，它可以帮助我们从大规模的数据中提取出最为关键和有价值的属性，减少数据处理的复杂性，提高数据分析的效率和准确性。

常用的属性约简方法主要有以下几种：1. 正域约简：正域约简是一种基于属性重要性的约简方法，它通过计算属性的依赖度和冗余度来评估属性的重要性，从而选择出最为重要的属性。

正域约简方法在处理具有大量属性的数据集时具有较好的效果。

2. 直接约简：直接约简是一种基于属性关系的约简方法，它通过计算属性之间的相似度和相关性来选择出最为相关的属性。

直接约简方法在处理具有复杂关系的数据集时具有较好的效果。

3. 快速约简：快速约简是一种基于属性搜索的约简方法，它通过快速搜索算法来选择出最为关键的属性。

快速约简方法在处理大规模数据集时具有较好的效果。

三、属性约简方法在实际问题中的应用属性约简方法在实际问题中具有广泛的应用价值，可以帮助我们从大规模的数据中提取出最为关键和有价值的属性，减少数据处理的复杂性，提高数据分析的效率和准确性。

以下是属性约简方法在实际问题中的一些应用案例：1. 医学诊断：在医学诊断中，属性约简方法可以帮助医生从大量的医学数据中提取出最为关键和有价值的属性，辅助医生进行疾病诊断和治疗方案选择。

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。

粗糙集理论及其应用综述摘要：粗糙集理论是一种新的分析和处理不精确、不一致、不完整信息与知识的数学工具，为智能信息处理提供了有效的处理技术，近年来，被广泛应用于专家系统、图像处理、模式识别、决策分析等领域。

文中介绍了关于粗糙集的基本理论，并对其在各领域的应用情况进行了综述。

关键词：粗糙集理论；不确定性；知识约简；粗糙模糊集中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2019）06-00-020 引言粗糙集理论由波兰华沙理工大学Z.Pawlak教授于1982年首先提出，通过结合逻辑学和哲学中对不精确、模糊的定义，针对知识和知识系统提出了知识简约、知识依赖、知识表达系统等概念，并在此基础上形成了完整的理论体系――粗糙集理论。

粗糙集理论把知识看作关于论域的划分，认为知识是有粒度的，而知识的不精_性是由知识的粒度过大引起的。

从1992年至今，每年都要以粗糙集为主题召开国际会议，近两年，召开的关于粗糙集的会议有2019年国际粗糙集联合会议（IJCRS2019）和2019年第十六届中国粗糙集与软计算联合学术会议（CRSSC2019）。

粗糙集越来越受到各行业专家和科研人员的重视，随着对粗糙集理论研究的不断加深，越来越多的领域开始运用粗糙集解决问题。

1 粗糙集理论1.1 知识与知识系统将研究对象构成的集合记为U，这是一个非空有限集，称为论域U，任何子集，称其为U中的一个概念或范畴。

把U中任何概念族都称为关于U的抽象知识，简称知识。

一个划分定义为：X={X1，X2，…，Xn}，，Xi≠φ，Xi∩Xj=φ，且i≠j，i，j=1，2，…，n；∪niXi=U。

U上的一簇划分称为关于U的一个知识系统。

R是U上的一个等价关系，由它产生的等价类可记为[x]R={y|xRy，y∈U}，这些等价类构成的集合UR={[x]R|x∈U}是关于U的一个划分。

若PR，且P≠φ，则∩P也是一种等价关系，称为P上不可分辨关系，记为ind（P）：。

粗糙集理论及其应用综述3韩祯祥　张　琦　文福拴(浙江大学电机系・杭州,310027) 摘要:粗糙集理论是一种较新的软计算方法,可以有效地分析和处理不完备信息.该理论近年日益受到国际学术届的重视,已经在模式识别、机器学习、决策支持、过程控制、预测建模等许多科学与工程领域得到成功的应用.本文介绍了粗糙集理论的基本概念,对其在各领域的应用情况进行了综述.关键词:粗糙集;不确定性;数据分析;软计算;粗糙控制A Survey on R ough Set Theory and Its ApplicationHan Zhenxiang ,　Zhang Qi and Wen Fushuan(Department of E lectrical Engineering ,Zhejiang University ・Hangzhou ,310027,P.R.China )Abstract :R ough set theory is a relatively new s oft com putingtool to deal with vagueness and uncertainty.I t has received much attention of the researchers around the w orld.R ough set theory has been applied to many areas success fully including pattern recognition ,machine learning ,decision support ,process control and predictive m odeling.This paper introduces the basic concepts of rough set.A survey on its applicatoins is als o given.K ey w ords :rough set ;uncertainty ;data analysis ;s oft com puting ;rough control1　引言(Introduction )粗糙集(R ougn Set ,RS )理论是一种刻划不完整性和不确定性的数学工具,能有效地分析和处理不精确、不一致、不完整等各种不完备信息,并从中发现隐含的知识,揭示潜在的规律[1].RS 理论是由波兰学者Pawlak Z 在1982年[2]提出的.1991年Pawlak Z 出版了专著[3],系统全面地阐述了RS 理论,奠定了严密的数学基础.该书与1992年出版的RS 理论应用专集[4]较好地总结了这一时期RS 理论与实践的研究成果,促进了它的进一步发展,现已成为学习和应用RS 理论的重要文献.从1992年至今,每年都召开以RS 为主题的国际会议,推动了RS 理论的拓展和应用.国际上成立了粗糙集学术研究会,参加的成员来自波兰、美国、加拿大、日本、挪威、俄罗斯、乌克兰和印度等国家.目前RS 理论已成为人工智能领域中一个较新的学术热点,引起了越来越多的科研人员的关注.2　粗糙集理论的基本概念(Basic concepts of rough settheory )2.1　知识与不可分辨关系(K nowledge and indiscernibility rela 2tion )在RS 理论中,“知识”被认为一种将现实或抽象的对象进行分类的能力[3].假定我们具有关于论域的某种知识,并使用属性(attribute )及其值(value )来描述论域中的对象.例如:空间物体集合U 具有“颜色”、“形状”这两种属性,“颜色”的属性值取为红、黄、绿,“形状”的属性值取为方、圆、三角形.从离散数学的观点看,“颜色”、“形状”构成了U 上的一族等效关系(equivalent relation ).U 中的物体,按照“颜色”这一等效关系,可以划分为“红色的物体”、“黄色的物体”、“绿色的物体”等集合;按照“形状”这一等效关系,可以划分为“方的物体”、“圆的物体”、“三角形的物体”等集合;按照“颜色+形状”这一合成等效关系,又可以划分为“红色的圆物体”、“黄色的方物体”、“绿色的三角形物体”…等集合.如果两个物体同属于“红色的圆物体”这一集合,它们之间是不可分辨关系(indiscernibility relation ),因为描述它们的属性都是“红”和“圆”.不可分辨关系的概念是RS 理论的基石,它揭示出论域知识的颗粒状结构.2.2　粗糙集合的下逼近、上逼近、边界区和粗糙隶属函数(Lower and upper approximation of rough set ,boundary region and rough membership function )给定一个有限的非空集合U 称为论域,R 为U 上的一族等效关系.R 将U 划分为互不相交的基本等效类,二元对K=(U ,R )构成一个近似空间(approximation space ).设X 为U的一个子集,a 为U 中的一个对象,[a ]R 表示所有与a 不可分辨的对象所组成的集合,即由a 决定的等效类.当集合X 能表示成基本等效类组成的并集时,则称集合X 是可以精确定义的;否则,集合X 只能通过逼近的方式来刻划.集合X 关于R 的下逼近(lower approximation )定义为:R 3(X )={a ∈U :[a ]R ΑX}.(1)R 3(X )实际上是由那些根据已有知识判断肯定属于X 的对象所组成的最大的集合,也称为X 的正区(positive region ),记　3国家自然科学基金资助项目(59777011).本文于1997年9月3日收到.1998年11月18日收到修改稿.第16卷第2期1999年4月控制理论与应用CONTROL THEORY AND APPLICATIONS Vol.16,No.2Apr.,1999作POS (X ).由根据已有知识判断肯定不属于X 的对象组成的集合称为X 的负区(negative region ).记作NEG (X ).集合X 关于R 的上逼近(upper approximation )定义为R 3(X )={a∈U :[a ]R ∩X ≠ }.(2)R 3(X )是由所有与X 相交非空的等效类[a ]R 的并集,是那些可能属于X 的对象组成的最小集合.显然,R 3(X )+NEG (X )=论域U.集合X 的边界区(boundary region )定义为:BN (X )=R 3(X )-R 3(X ).(3)BN (X )为集合X 的上逼近与下逼近之差.如果BN (X )是空集,则称X 关于R 是清晰的(crisp );反之如果BN (X )不是空集,则称集合X 为关于R 的粗糙集(rough set ).图1为粗糙集概念的示意图.下逼近、上逼近及边界区等概念刻划了一个不能精确定义的集合的逼近特性.逼近精度定义为αR (X )=|R 3(X )||R 3(X )|.(4)式中|R 3(X )|表示集合R 3(X )的基数或势(cardinality ),对有限集合来说表示集合中所包含元素的个数.显然,0≤αR (X )≤1,如果αR (X )=1,则称集合X 相对于R 是清晰的;αR (X )<1,则称集合X 相对于R 是粗糙的.αR (X )可认为是在等效关系R 下逼近集合X 的精度.RS 理论中定义了粗糙隶属函数(rough membership func 2tion ).通过使用不可分辨关系,定义元素a 对集合X 的粗糙隶属函数如下μRX (a )=|X ∩[a ]R ||[a ]R |.(5)显然0≤μRX ≤1,粗糙隶属函数也可以用来定义集合X 的上、下逼近和边界区.现举例说明粗糙集的概念.论域U 及等效关系R ={R 1,R 2}采用如下定义:U ={x 1,x 2,x 3,x 4,x 5,x 6,x 7,x 8,x 9,x 10},U/R 1={{x 1,x 2,x 3,x 4},{x 5,x 6,x 7,x 8,x 9,x 10}},U/R 2={{x 1,x 2,x 3},{x 4,x 5,x 6,x 7},{x 8,x 9,x 10}},U/R ={{x 2,x 3},{x 4},{x 5,x 6,x 7},{x 8,x 9,x 10}}.则关于集合X ={x 1,x 2,x 3,x 4,x 5}的逼近为POS (X )={x 4},NEG (X )={x 8,x 9,x 10},BN (X )={x 1,x 2,x 3,x 5,x 6,x 7}.{x 4}是集合X 的正区,因为x 4肯定属于X ;{x 8,x 9,x 10}肯定不属于X ,因此为X 的负区;{x 1,x 2,x 3,x 5,x 6,x 7}是否属于X 在等效关系R 下无法确定,构成了X 的边界区.2.3　决策表、约简与核(Decision table ,reduct and core )RS 理论中应用决策表来描述论域中对象.它是一张二维表格,每一行描述一个对象,每一列描述对象的一种属性.属性分为条件属性和决策属性,论域中的对象根据条件属性的不同,被划分到具有不同决策属性的决策类.表1为一张决策表,论域U 有5个对象,编号1～5,{a ,b ,c}是条件属性集,d 为决策属性.对于分类来说,并非所有的条件属性都是必要的,有些是多余的,去除这些属性不会影响原来的分类效果.约简(reduct )定义为不含多余属性并保证分类正确的最小条件属性集.一个决策表可能同时存在几个约简,这些约简的交集定义为决策表的核(core ),核中的属性是影响分类的重要属性.表1化简后得到了两个约简:{a ,c}和{b ,c},见表2和表3.它们维持了与原有条件属性集{a ,b ,c}相同的分类能力.{c}是核,表明c 是影响分类的重要属性.表1　决策表T able 1　Decision tableUabcd110212210232123412215123表2　约简{a ,c}T able 2　Reduct {a ,c}Uacd112122023223513表3　约简{b ,c}T able 3　Reduct {b ,c}Ubcd10312102312342215203 从另一个角度看,决策表中每一个对象都蕴含着一条分类规则,决策表实际上也是一组逻辑规则的集合.例如表1中的对象1蕴含的规则是a 1b 0c 2]d 1.化简决策表的过程也就是抽取分类规则的过程.表2中对象4在去掉属性b 后154　控制理论与应用16卷　与对象1蕴含相同的分类规则,为避免重复而被除去.约简中的规则还可进一步化简,删除那些与分类无关的次要属性.表3第一行中的“3”表示属性c的取值不重要,即只要b =0,d一定为1(b0]d1).“约简”和“核”这两个概念很重要,是RS方法的精华. RS理论提供了搜索约简和核的方法.计算约简的复杂性随着决策表的增大呈指数增长,是一个典型的NP完全问题,当然实际中没有必要求出所有的约简.引入启发式的搜索方法如遗传算法[10]有助于找到较优的约简,即所含条件属性最少的约简.3　粗糙集理论的特点(Features of rough set theory)1)RS不需要先验知识.模糊集和概率统计方法是处理不确定信息的常用方法,但这些方法需要一些数据的附加信息或先验知识,如模糊隶属函数和概率分布等,这些信息有时并不容易得到.RS分析方法仅利用数据本身提供的信息,无须任何先验知识.2)RS是一个强大的数据分析工具.它能表达和处理不完备信息;能在保留关键信息的前提下对数据进行化简并求得知识的最小表达;能识别并评估数据之间的依赖关系,揭示出概念简单的模式;能从经验数据中获取易于证实的规则知识,特别适于智能控制.3)RS与模糊集分别刻划了不完备信息的两个方面[5]: RS以不可分辨关系为基础,侧重分类,模糊集基于元素对集合隶属程度的不同,强调集合本身的含混性(vagueness).从RS的观点看,粗糙集合不能清晰定义的原因是缺乏足够的论域知识,但可以用一对清晰集合逼近.有关RS和模糊集内在联系的阐述及模糊粗糙集(fuzzy2rough set)的概念,请参见文[6～8].RS和证据理论也有一些相互交叠之处[9],在实际应用中可以相互补充.4　粗糙集理论的应用(Applications of rough set theo2 ry)RS理论的生命力在于它具有较强的实用性,从诞生到现在虽然只有十几年的时间,但已经在许多领域取得了令人鼓舞的成果.1)股票数据分析.文[11]应用RS方法分析了十年间股票的历史数据,研究了股票价格与经济指数之间的依赖关系,获得的预测规则得到了华尔街证券交易专家的认可.2)模式识别.文[12]应用RS方法研究了手写字符识别问题,提取出了特征属性.3)地震预报.文[13]研究了地震前的地质和气象数据与里氏地震级别的依赖关系.4)冲突分析.文[14]应用RS方法建立了反映以色列、巴勒斯坦、约旦、埃及、叙利亚和沙特阿拉伯等六国关于中东和平问题各自立场的谈判模型.5)从数据库中知识发现(knowledge discovery in database, K DD)[15,16].K DD又称数据发掘(data mining),是当前人工智能和数据库技术交叉学科的研究热点之一.RS方法现已成为K DD的一种重要方法,其导出的知识精练且更便于存储和使用.6)粗糙控制(rough control)[17～23].RS根据观测数据获得控制策略的方法被称为从范例中学习(learning from exam2 ples),属于智能控制的范畴.基本步骤是:把控制过程中的一些有代表性的状态以及操作人员在这些状态下所采取的控制策略都记录下来,形成决策表,然后对其分析化简,总结出控制规则[17,18].形式为:IF C ondition=N满足THE N采取De2 cision=M.RS方法是一类符号化分析方法,需要将连续的控制变量离散化,为此Pawlak Z提出了粗糙函数(rough func2 tion)的概念[19],为粗糙控制打下了理论基础.文[20,21]应用粗糙控制研究了“小车—倒立摆系统”这一经典控制问题,取得了较好的结果.在过程控制领域,文[22]应用RS方法成功地提取出了水泥窑炉的控制规则.粗糙控制的优点是简单迅速、实现容易,不需要象Fuzzy控制那样进行模糊化和去模糊化.因此在特别要求控制器结构与算法简单的场合,采取粗糙控制较为合适.另外,由于控制算法完全来自观测数据本身,其决策和推理过程可以很容易被检验和证实.一种新的有吸引力的控制策略“模糊2粗糙控制(fuzzy2rough control)”正悄然兴起,其主要思路是利用RS获取模糊控制规则.7)医疗诊断.RS方法根据以往的病例归纳出诊断规则,用来指导新的病例.现有的人工预测早产的准确率只有17%～38%,应用粗糙集理论则可提高到68%～90%[1].8)专家系统(ES).RS抽取规则的特点,为构造ES知识库提供了一条崭新的途径[24].9)人工神经元网络(ANN).训练时间过于漫长的固有缺点是制约ANN实用化的因素之一.文[25]应用RS化简神经网络训练样本数据集,在保留重要信息的前提下消除了多余的数据,使训练速度提高了4177倍,获得了较好的效果.文[26,27]将RS与ANN结合起来,充分利用RS处理不确定性的特长以增强ANN的信息处理能力.10)决策分析[28～30].RS的决策规则是在分析以往经验数据的基础上得到的.RS允许决策对象中存在一些不太明确、不太完整的属性,弥补了常规决策方法的不足.希腊工业发展银行ETE VA应用RS理论协助制订信贷政策,是RS多准测决策方法的一个成功范例.RS理论的应用领域还包括:近似推理[31,32]、软件工程数据分析[33]、图象处理[34]、材料科学中的晶体结构分析[35]、预测建模[36,37]、结构建模[38]、投票分析[39]、电力系统[40,42]等. RS在我国的研究刚刚起步,有关文献还不多[43～44].5　结束语(C onclusion)虽然RS至今只有十几年的发展历史,但取得的研究成果是令人瞩目的.它是一种较有前途的软计算方法,为处理不确定性信息提供了有力的分析手段[45].我们相信RS具有广阔的发展空间,今后会在更多的实际领域中发挥作用.致谢　波兰华沙工业大学计算机科学研究所(Institute of C om puter Science,Warsaw University of T echnology)的Zdzislaw Pawlak教授和Bozena Skalska博士赠送了部分研究报告,在此向他们表示感谢.　1期粗糙集理论及其应用综述155参考文献(References)1　Pawlak Z et al.R ough sets.C ommunications of AC M,1995,38(11):89 -952　Pawlak Z.R ough sets.International Journal of In formation and C om puter Science,1982,(11):341-3563　Pawlak Z.R ough set-theoretical aspects of reas oning about data.D or2 drecht:K luwer Academ ic Publishers,19914　S lowinski R.Intelligent decision support-handbook of applications and advances of the rough sets theory.D ordrecht:K luwer Academ ic Publish2 ers,19925　Pawlak Z.Vagueness and uncertainty-a rough set perspective.C om puta2 tional Intelligence,1995,11(2):227-2326　W ygralak M.R ough sets and fuzzy sets-s ome remarks on interrelations.Fuzzy Sets and Systems,1989,29(3):241-2437　Nanda S et al.Fuzzy rough sets.Fuzzy Sets and Systems,1992,45(2): 157-1608　Banerjee M and Pal S K.R oughness of a fuzzy set.In formation Sciences, 1996,93(3,4):235-2469　Skowton A et al.From rough set theory to evidence theory.Advances in the Dem pster Shafer Theory of Evidence.New Y ork:John W iley&S ons Inc.,1994,193-23610　Jakub W.Finding m inimal reducts using genetic alg orithm.Institute ofC om puter Science Reports,W arsaw University of T echnology,W arsaw,199511　G olan R and Z iarko W.M ethodology for stock market analysis utilizing rough set theory.Proc.of IEEE/IAFE C on ference on C om putational In2 telligence for Financial Engineering,New Jersey,1995,32-4012　Nejman D.A rough set based method of handwritten numerals classifica2 tion.Institutc of C om puter Science Reports,W arsaw University of T ech2 nology,W arsaw,199413　T eghem J et e of rough sets method to draw prem onitory factors for earthquakes by em phasizing gas geochem istry.In:Intelligent Decision Support-Handbook of applications and Advances of the R ough Sets Theory.D ordrecht:K luwer Academ ic Publishers,1992,165-17914　Deja R.C on flict m odel with neg otiations.In:Institute of C om puter Sci2 ence Reports.W arsaw University of T echnlolgy,W arsaw,199515　Hu X iaohua et al.M ining knowledge rules from databases-a rough set approach.Proc.of IEEE International C on ference on Data Engineering, Los Alam itos,1996,96-10516　Tsum oto Sh et al.Extraction of domain knowledge from databases based on rough set theory.IEEE International C on ference on Fuzzy Systems, New Jersey,1996,748-75417　S ienkiewicz J.R ough set and rough function approaches to the control al2g orithm reconstruction.Institute of C om puter Science Reports,W arsaw U2niversity of T echnology,W arsaw,199618　Mrozek A et al.M ethodology of rough controller synthesis.Proc.of IEEE International C on ference on Fuzzy Systems,New Jersey,1996,1135-113919　Pawlak Z.R ough sets,rough relations and rough functions.Fundamenta In formaticae,1996,27(2,3):103-10820　Plonka L and Mrozek A.Rule2based stabilization of the inverted pendu2lum.C om putational Intelligence,1995,11(2):348-35621　C z ogala E et al.Idea of a rough fuzzy controller and its application to the stabilization of a pendulum2car system.Fuzzy Sets and systems,1995,72(1):6127322　Mrozek A.R ough sets and dependency analysis am ong attributes in com2 puter im plementations of expert’s in ference m odels.International Journal of M an2M achine S tudies,1989,30(4):457-47323　Arima M et al.Fuzzy logic and rough sets controller for HVAC systems.Proc.of IEEE WESCANEX C ommunications,P ower,and C om puting, New Y ork,1995,133-13824　Tsum oto S et al.Automated discovery of medical expert system rules from clinical databases based on rough sets.Proc.of Second InternationalC on f.on K nowledge Discovery and Data M ining,US A,1996,63-7225　Jelonek J et al.R ough set reduction of attributes and their domains for neural netw orks.C om putational Intelligence,1995,11(2):339-34726　Peng C et al.Multi2valued neural netw ork and the knowledge acquisition method by the rough sets for ambiguous recognition problem.Proc.of the IEEE International C on ference on Systems,M an and Cybernetics,Bei2 jing,1996,736-74027　Y asdi R.C ombining rough sets learning and neural learning2method to deal with uncertain and im precise in formation.Neurocom puting,1995,7(1):61-8428　S lowinski R.R ough set approach to decision analysis.AI Expert,M arch 1995,19-2529　Pawlak Z.R ough set approach to knowledge2based decision support.In2 stitute of C om puter Science Reports,W arsaw University of T echnology, W arsaw,199530　S lowinski R et al.R ough set s orting of firms according to bankruptcy risk.In:Applying Multiple Criteria aid for Decision to Environment M an2 agement,D ordrecht:K luwer Academ ic Publishers,1994,339-35731　S lowinski R et al.R ough set reas oning about uncertain data.Fundamenta In formaticae,1996,27(2,3):229-24332　Pars ons S et al.A rough set approach to reas oning under uncertainty.Journal of Exprimental and Theoretical AI,1995,7(2):175-19333　Ruhe Gand G esselschaft F.R ough set based data analysis in g oal2orient2 ed s oftware measurement.Proc.of IEEE International s oftware M etrics Sym posium,Los Alam itos,1996,10-1934　W ojcik Z et al.Application of rough sets for edge enhancing image fil2 ters.Proc.of IEEE International C on ference on Image Processing,Los Alam itos,1994,525-52935　Jacks on A et al.R ough sets applied to materials data.Acta M aterialia, 1996,44(11):4475-448436　C ollette T and S zladow e rough sets and spectral data for building predictive m odels of reaction rate constants.Applied S pectroscopy, 1994,48(11):1379-138637　Aijun A et al.Discovering rules for water demand prediction-an en2 hanced rough set approach.Engineering Applications of Artificial Intelli2 gence,1996,9(6):645-65338　W ojcik Z et al.S tructural m odeling using rough sets.Proc.of IEEE Inter2 national C on ference on Fuzzy Systems,New Jersey,1996,761-76639　Nurm i H et al.Probabilistic,fuzzy and rough concepts in s ocial choice.European Journal of Operational Research,1996,95(2):264-277156　控制理论与应用16卷　40　Lambert2T orres G et al.Data M ining into a C ontrol Center Database via R ough Set T echniques.Proc.of the International C on ference on Intelli2 gent Systems Applications to P ower Systems(IS AP’97),Seoul,1997, 246-25041　Zhang Q,Han Z X and W en F S.A new approach for fault diagnosis in power systems based on rough set theory.Proceedings of APSCOM’97,H ong K ong,1997,597-60242　张琦,韩祯祥,文福拴.一种基于粗糙集方法的电力系统故障诊断/警报处理的新方法.中国电力,1998,31(4):32-3843　王珏,苗夺谦,周育键.关于R ough Set理论与应用的综述.模式识别与人工智能,1996,9(4):337-34444　曾黄麟.粗集理论及其应用.重庆:重庆大学出版社,199845　E wa Orlowska(ed.).Incom plete in formation2rough set analysis.New Y ork:Physica2Verlag,1998本文作者简介韩祯祥　1930年生.浙江大学教授,博士生导师.研究领域为软计算方法及其在电力系统中的应用.张　琦　1971年生.浙江大学在读博士生.研究方向为粗糙集理论在电力系统中的应用.文福拴　1965年生.浙江大学教授,博士生导师.研究领域为软计算方法在电力系统中的应用.　1期粗糙集理论及其应用综述157。

粗糙集理论的使用方法和步骤粗糙集理论是一种用于处理不完全、不确定和模糊信息的数学工具，它在决策分析、数据挖掘和模式识别等领域具有广泛的应用。

本文将介绍粗糙集理论的使用方法和步骤，帮助读者更好地理解和应用这一理论。

一、粗糙集理论的基本概念粗糙集理论是由波兰学者Pawlak于1982年提出的，它的核心思想是通过对数据集进行粗糙化处理，找出数据集中的重要信息，从而进行决策和分析。

在粗糙集理论中，数据集由属性和决策组成，属性是描述对象的特征，决策是对对象进行分类或判断的结果。

二、粗糙集理论的步骤1. 数据预处理：在使用粗糙集理论之前，需要对原始数据进行预处理。

预处理包括数据清洗、数据变换和数据归一化等步骤，旨在提高数据的质量和可用性。

2. 属性约简：属性约简是粗糙集理论的核心步骤之一。

在属性约简过程中，需要根据属性的重要性对属性进行选择和优化。

常用的属性约简方法有基于信息熵的属性约简和基于模糊熵的属性约简等。

3. 决策规则的生成：在属性约简完成后，可以根据属性和决策之间的关系生成决策规则。

决策规则是对数据集中的决策进行描述和判断的规则，可以帮助决策者进行决策和分析。

4. 决策规则的评价：生成的决策规则需要进行评价和优化。

常用的决策规则评价方法有支持度和置信度等指标，通过对决策规则进行评价，可以提高决策的准确性和可靠性。

5. 决策与分析：最后一步是根据生成的决策规则进行决策和分析。

根据决策规则，可以对新的数据进行分类和判断，从而帮助决策者做出正确的决策。

三、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。

以电商平台为例，可以使用粗糙集理论对用户行为进行分析和预测。

首先，对用户的行为数据进行预处理，包括清洗和归一化等步骤。

然后，通过属性约简找出用户行为中的关键属性，如浏览时间、购买频率等。

接下来，根据属性和决策之间的关系生成决策规则，如用户购买商品的决策规则。

最后，根据生成的决策规则对新的用户行为进行分类和分析，从而提供个性化的推荐和服务。

粗糙集理论及其应用进展近年来，粗糙集理论得到了广泛的关注和研究，成为了数据分析和决策支持领域的重要工具。

粗糙集理论最早由波兰学者帕鲁什在1982年提出，它通过处理不完全、不准确和不精确的信息，将数据进行分类与分析。

粗糙集理论的核心思想是在信息不完全的情况下，通过分析数据集中的相关属性之间的依赖关系，进行数据分类和决策。

其主要基于集合论的思想，将数据集划分为各种决策类别和不确定规则，以辅助数据的分析和决策。

粗糙集理论的应用领域非常广泛。

在数据挖掘和机器学习领域，它被广泛用于处理具有不完整和不准确数据的问题。

例如，在分类问题中，粗糙集理论可以帮助我们处理缺失数据和噪声数据，提高分类的准确性和可靠性。

在决策支持系统中，粗糙集理论可以帮助决策者快速准确地做出决策，提高决策效率和决策质量。

除了数据分析和决策支持，粗糙集理论还广泛应用于模式识别、智能优化和知识推理等领域。

在模式识别中，粗糙集理论可以帮助我们从数据集中发现潜在的模式和规律，为进一步的分析和应用提供指导和支持。

在智能优化中，粗糙集理论可以帮助我们快速找到问题的最优解，提高搜索的效率和质量。

在知识推理中，粗糙集理论可以帮助我们处理不确定和模糊的知识，提高知识推理和决策的可靠性和可解释性。

总的来说，粗糙集理论是一种非常有用和强大的工具，可以处理不完整、不准确和不精确的信息，为数据分析和决策支持提供支持和指导。

随着技术的进步和理论的深化，粗糙集理论将被越来越广泛地应用于各个领域，并为我们解决实际问题带来更多的便利和机遇。

粗糙集理论的应用进展已经涉及到许多不同的领域，从医疗诊断到金融风险评估，从社交网络分析到工业控制系统优化。

以下我们将进一步探讨粗糙集理论在几个具体领域的应用以及相关的进展。

首先，粗糙集理论在医疗诊断中的应用已经取得了显著的成果。

医学数据往往存在不完整和噪声，这使得传统的分类和诊断方法难以应对。

粗糙集理论提供了一种有效的方法来处理这些问题。

粗糙集理论简介及应用案例解析引言：在信息时代的背景下，数据的爆炸式增长给人们的决策和分析带来了巨大的挑战。

而粗糙集理论作为一种有效的数据分析工具，已经在各个领域得到了广泛的应用。

本文将对粗糙集理论进行简要介绍，并通过实际案例来解析其应用。

一、粗糙集理论的基本原理粗糙集理论是由波兰学者Pawlak于1982年提出的一种数据分析方法，它主要通过对数据集中的不确定性进行处理，从而提取出其中的规律和知识。

粗糙集理论的核心思想是基于近似和不确定性，通过构建等价关系和约简操作来实现对数据的分析。

二、粗糙集理论的应用案例解析1. 医学领域在医学领域，粗糙集理论可以用于辅助医生进行疾病诊断和预测。

例如，通过对患者的病历数据进行分析，可以建立一个疾病与症状之间的关联模型。

通过这个模型，医生可以根据患者的症状快速判断出可能的疾病，并采取相应的治疗措施。

2. 金融领域在金融领域，粗糙集理论可以用于风险评估和投资决策。

例如，通过对股票市场的历史数据进行分析，可以建立一个股票价格与各种因素之间的关联模型。

通过这个模型，投资者可以根据市场的变化预测股票的价格走势，并做出相应的投资决策。

3. 交通领域在交通领域，粗糙集理论可以用于交通流量预测和交通优化。

例如，通过对交通数据进行分析，可以建立一个交通流量与各种因素之间的关联模型。

通过这个模型，交通管理者可以根据不同的因素预测交通流量的变化，并采取相应的措施来优化交通。

4. 教育领域在教育领域，粗糙集理论可以用于学生评估和课程推荐。

例如，通过对学生的学习数据进行分析，可以建立一个学生能力与学习成绩之间的关联模型。

通过这个模型，教育者可以根据学生的能力评估学生的学习状况，并推荐适合的课程来提高学生的学习效果。

结论：粗糙集理论作为一种有效的数据分析工具，已经在各个领域得到了广泛的应用。

通过对数据集中的不确定性进行处理，粗糙集理论可以提取出其中的规律和知识，为决策和分析提供有力的支持。

粗糙集理论的核心算法及其在实际问题中的应用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，它能够在信息不完备或不准确的情况下进行决策和推理。

本文将介绍粗糙集理论的核心算法，并探讨其在实际问题中的应用。

一、粗糙集理论的核心算法粗糙集理论的核心算法主要包括粗糙集近似算法和粗糙集约简算法。

粗糙集近似算法是粗糙集理论最基本的算法之一，它用于将不完备或不准确的数据集划分为若干个等价类。

该算法基于属性重要性的概念，通过计算属性的正域和反域来确定属性的重要性，从而实现数据集的划分。

粗糙集约简算法是粗糙集理论中的关键算法，它用于从原始数据集中提取出最小的、具有相同决策规则的子集。

该算法通过计算属性的依赖度来确定属性的重要性，从而实现数据集的约简。

二、粗糙集理论在实际问题中的应用粗糙集理论在实际问题中有着广泛的应用，尤其在数据挖掘、模式识别和决策支持等领域。

在数据挖掘中，粗糙集理论可以用于特征选择和数据预处理。

通过粗糙集约简算法，可以从原始数据集中提取出最重要的特征，减少数据维度，提高数据挖掘的效率和准确性。

在模式识别中，粗糙集理论可以用于特征提取和模式分类。

通过粗糙集近似算法，可以对模式进行划分和分类，从而实现对复杂模式的识别和分析。

在决策支持中，粗糙集理论可以用于决策规则的生成和评估。

通过粗糙集约简算法，可以从原始数据集中提取出最简化的决策规则，为决策制定提供支持和指导。

除了以上应用，粗糙集理论还可以用于知识发现、智能推理和不确定性推理等领域。

它的优势在于能够处理不完备或不准确的信息，提供一种有效的决策和推理方法。

总结起来，粗糙集理论的核心算法包括粗糙集近似算法和粗糙集约简算法，它们在实际问题中有着广泛的应用。

通过粗糙集理论，可以处理不完备或不准确的信息，提高数据挖掘、模式识别和决策支持等领域的效率和准确性。

粗糙集理论为我们解决实际问题提供了一种有效的数学工具。

粗糙集理论分析及其应用研究覃宝灵（佛山科学技术学院信息与教育技术中心，广东佛山528000）摘要：本文阐述粗糙集理论的基本概念，探讨粗糙集理论中知识约简和规则提取的重要性，通过分析、比较，把这些理论和技术应用于实际中，取得了显著的效果，对其在信息系统中的应用具有一定的研究价值。

关键词：粗糙集；知识约简；规则提取；遗传算法1、前言随着信息技术的飞速发展和广泛应用，面对信息系统中不完整、不精确或不确定的数据如何有效分析处理？如何发现隐藏在信息系统中的有用知识和潜在的规律？为了解决这些问题，学术界和研究者们采用了粗糙集理论。

粗糙集理论是由波兰数学家Z.Pawlak在1982年提出的[1]，它是一种分析处理不完整性、不精确性、不确定性知识的数学工具。

该理论不需要任何初始或附加信息，直接利用已知的知识库，将知识库中的不确定或不精确的知识进行近似的划分，并对所划分的知识域确定其支持程度。

目前，该理论已成为信息科学和认识科学领域的研究热点之一，随着研究的深入，该理论得到了很大的发展和壮大，并已成功应用于人工智能、模式识别与分类、知识发现与决策分析、专家系统、数据挖掘、故障检测、金融、医学、生物学等领域。

2、粗糙集的基本理论定义粗糙集理论是一种研究不完整、不确定性知识的数学工具[2]。

在信息系统中，对知识的理解和表示是人们首先思考的问题，同时也是比较难解决的问题，从目前研究来看，对这些问题的解决，粗糙集理论和技术是比较理想的方法。

定义1：（信息系统）设一个信息系统[3]S＝（U，A，V，f）,这里，①U是对象的非空有限集合，即称为论域，记为：U＝{x1,x2,┅,xn}；②A是属性的非空有限集合，记为：A＝{A1，A2，┅，Am}；③V是属性的值域集，记为：V＝{V1，V2，┅，Vm}，且Vi是属性Ai的值域；④f是信息函数，即f：U×A→V，f(x i,Aj)∈Vj。

在信息系统中，若属性集合Ａ由条件属性集合Ｃ和决策属性集合Ｄ组成，且Ｃ∪Ｄ＝Ａ，Ｃ∩Ｄ＝Ф，则称Ｓ为决策系统，又称决策表。