数据挖掘导论
数据挖掘导论
数据挖掘导论数据挖掘导论是一门研究如何从大量数据中提取有用信息的学科。
它结合了统计学、机器学习和数据库技术，旨在发现数据中的模式、关联和趋势，并利用这些信息来做出预测和决策。
在数据挖掘导论中，我们首先需要了解数据挖掘的基本概念和流程。
数据挖掘的流程通常包括问题定义、数据收集、数据预处理、特征选择、模型构建、模型评估和模型应用等步骤。
每个步骤都有其独特的目标和方法。
数据挖掘导论中的一个重要概念是数据预处理。
数据预处理是指对原始数据进行清洗、集成、转换和规约的过程。
清洗数据可以去除噪声和异常值，集成数据可以将多个数据源合并为一个一致的数据集，转换数据可以将数据转换为适合挖掘的形式，规约数据可以减少数据的维度和存储空间。
特征选择是数据挖掘导论中的另一个关键步骤。
特征选择是指从所有可用的特征中选择最具预测能力的特征。
通过特征选择，我们可以减少模型的复杂性，提高模型的准确性和可解释性。
模型构建是数据挖掘导论中的核心步骤。
模型构建可以使用各种机器学习算法，如决策树、支持向量机、神经网络等。
这些算法可以根据数据的特征和目标来构建预测模型。
在构建模型时，我们需要将数据集划分为训练集和测试集，以便评估模型的性能。
模型评估是数据挖掘导论中的另一个重要步骤。
模型评估可以使用各种指标来评估模型的性能，如准确率、召回率、F1值等。
通过模型评估，我们可以选择最佳的模型，并对其进行优化和改进。
最后，数据挖掘导论中的模型应用是将构建好的模型应用于实际问题中。
模型应用可以帮助我们做出预测和决策，解决实际的业务问题。
例如，我们可以利用数据挖掘技术来预测用户购买行为、分析市场趋势、优化运营策略等。
总之，数据挖掘导论是一门重要的学科，它可以帮助我们从大量数据中提取有用信息，并做出预测和决策。
通过掌握数据挖掘导论的基本概念和技术，我们可以更好地利用数据来解决实际问题，提高决策的准确性和效率。
数据挖掘导论
数据挖掘导论数据挖掘是一种通过从大量数据中发现模式、关联和趋势来提取实用信息的过程。
它涉及使用计算机技术和统计学方法来分析和解释数据，以便从中获取有关未来趋势和行为的洞察力。
在本文中，我们将介绍数据挖掘的基本概念、技术和应用。
1. 数据挖掘的基本概念数据挖掘是从大量数据中提取实用信息的过程。
它主要包括以下几个方面的内容：1.1 数据预处理数据预处理是数据挖掘的第一步，它涉及数据清洗、数据集成、数据变换和数据规约。
数据清洗是指处理数据中的噪声和缺失值，以确保数据的质量。
数据集成是将来自不同数据源的数据合并到一个统一的数据集中。
数据变换是将数据转换为适合进行挖掘的形式，例如将数据编码为数值型。
数据规约是通过减少数据集的大小来提高挖掘效率。
1.2 数据挖掘技术数据挖掘技术包括分类、聚类、关联规则挖掘和异常检测等。
分类是将数据分为不同的类别，例如将客户分为高价值和低价值客户。
聚类是将数据分为相似的组，例如将顾客分为不同的市场细分。
关联规则挖掘是发现数据中的相关关系，例如购买某种商品的人也会购买另一种商品。
异常检测是发现数据中的异常值，例如检测信用卡欺诈行为。
1.3 模型评估和选择在数据挖掘过程中，需要评估和选择不同的模型来解释数据。
常用的评估指标包括准确率、召回率和F1值等。
准确率是指分类模型预测正确的样本比例，召回率是指分类模型正确预测为正类的样本比例，F1值是准确率和召回率的调和平均值。
2. 数据挖掘的应用领域数据挖掘在各个领域都有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：2.1 金融领域在金融领域，数据挖掘可以用于信用评分、风险管理和欺诈检测等。
通过分析客户的历史交易数据和个人信息，可以预测客户的信用风险，并为银行和金融机构提供决策支持。
2.2 零售领域在零售领域，数据挖掘可以用于市场细分、商品推荐和销售预测等。
通过分析顾客的购买历史和偏好，可以将顾客分为不同的市场细分，并向他们推荐适合的商品。
同时，数据挖掘还可以预测销售量，匡助零售商合理安排库存和采购计划。
数据挖掘导论（完整版）
数据挖掘导论（完整版）⼀分类算法
KNN
神经⽹络
⽀持向量机
适⽤于⾼维数据
决策树
gini系数
熵系数
⼆聚类算法
K-均值
基于原型，划分类型
不适⽤密度差别⼤，形状差异⼤
DBSCAN
基于密度
三关联⽅法
apriori
剪枝
⽀持度
置信度
FR-growth
四组合⽅法
bagging
原理：有放回抽样，63%
random forest
boosting
原理：迭代，修改权重
五数据预处理
缺失值
重复值
异常值 -- 离群点
特征提取（维归约） -- PCA
特征选择
离散化&⼆元化 -- 某些分类算法的要求
变量变换
标准化 -- 某些算法的要求，KNN
简单函数变化（log）
四变量特征
连续/离散
定量/定性
nominal 标称、ordinal 序数、internal 区间、 ratio ⽐率。
数据挖掘导论
数据挖掘导论数据挖掘是一种通过分析大量数据来发现隐藏在其中模式、关联和趋势的过程。
它结合了统计学、机器学习和数据库技术，旨在从大数据集合中提取有价值的信息。
在本文中，我们将介绍数据挖掘的基本概念、方法和应用，并探讨其在不同领域的应用。
一、数据挖掘的基本概念1.1 数据挖掘的定义数据挖掘是指从大量数据中发现、提取、分析和解释潜在的、有价值的模式、关联和趋势的过程。
它可以帮助人们发现隐藏在数据中的规律，从而做出更准确的预测和决策。
1.2 数据挖掘的过程数据挖掘的过程通常包括以下几个步骤：（1）问题定义：明确挖掘的目标和需求。
（2）数据采集：收集和获取相关数据。
（3）数据预处理：清洗、集成、转换和规范化数据。
（4）特征选择：从原始数据中选择最具代表性的特征。
（5）模型构建：选择合适的模型和算法进行建模。
（6）模型评估：评估模型的性能和准确度。
（7）模型优化：对模型进行调优和改进。
（8）模型应用：将模型应用于实际问题中，得出有价值的结论。
1.3 数据挖掘的方法数据挖掘的方法包括：（1）分类：将数据分为不同的类别或标签。
（2）聚类：将数据分为相似的组别。
（3）关联规则挖掘：发现数据中的关联关系。
（4）预测：根据已有数据预测未来的趋势和结果。
（5）异常检测：发现数据中的异常或离群值。
二、数据挖掘的应用2.1 金融领域数据挖掘在金融领域的应用非常广泛。
它可以帮助银行和金融机构进行信用评估、风险管理和欺诈检测。
通过分析客户的历史交易数据和个人信息，可以预测客户的信用风险，并及时采取相应的措施。
2.2 零售业数据挖掘在零售业中的应用也非常重要。
通过分析顾客的购买历史和行为模式，可以进行个性化推荐和定价策略。
此外，数据挖掘还可以帮助零售商预测销售趋势，优化库存管理和供应链。
2.3 健康医疗数据挖掘在健康医疗领域的应用越来越多。
通过分析患者的病历数据和基因组数据，可以预测疾病的风险和治疗效果。
此外，数据挖掘还可以帮助医院进行资源调配和病例分析。
数据挖掘-数据挖掘导论
2
数据
数据库 管理
数据仓库
数据挖掘
数据智能 分析
解决方案
图-- 数据到知识的演化过程示意描述
随着计算机硬件和软件的飞速发展，尤其是数据库技术与应用的日益普及，人 们面临着快速扩张的数据海洋，如何有效利用这一丰富数据海洋的宝藏为人类服务， 业已成为广大信息技术工作者的所重点关注的焦点之一。与日趋成熟的数据管理技 术与软件工具相比，人们所依赖的数据分析工具功能，却无法有效地为决策者提供 其决策支持所需要的相关知识，从而形成了一种独特的现象“丰富的数据，贫乏的 知识”。为有效解决这一问题，自二十世纪 9 年代开始，数据挖掘技术逐步发展起 来，数据挖掘技术的迅速发展，得益于目前全世界所拥有的巨大数据资源以及对将 这些数据资源转换为信息和知识资源的巨大需求，对信息和知识的需求来自各行各 业，从商业管理、生产控制、市场分析到工程设计、科学探索等。数据挖掘可以视 为是数据管理与分析技术的自然进化产物，如图-- 所示。
）。事实上， 一部人类文明发展史，就是在各种活动中，知识的创造、交流，再创造不断积累的 螺旋式上升的历史。
客观世界 客观世界
收集
数据 数据
分析
信息 信息
深入分析
知识 知识
决策与行动
图-- 人类活动所涉及数据与知识之间的关系描述
计算机与信息技术的发展，加速了人类知识创造与交流的这种进程，据德国《世 界报》的资料分析，如果说 ( 世纪时科学定律（包括新的化学分子式，新的物理关 系和新的医学认识）的认识数量一百年增长一倍，到本世纪 / 年代中期以后，每五 年就增加一倍。这其中知识起着关键的作用。当数据量极度增长时，如果没有有效 的方法，由计算机及信息技术来帮助从中提取有用的信息和知识，人类显然就会感 到像大海捞针一样束手无策。据估计，目前一个大型企业数据库中数据，约只有百 分之七得到很好应用。因此目前人类陷入了一个尴尬的境地，即“丰富的数据”（ *）而“贫乏的知识0（'
数据挖掘导论
数据挖掘导论数据挖掘导论是一门研究如何从大规模数据中发现隐藏模式、提取有用信息的学科。
它涵盖了多个领域，包括统计学、机器学习、数据库技术和人工智能等。
本文将详细介绍数据挖掘导论的基本概念、方法和应用。
一、数据挖掘导论的基本概念数据挖掘导论的核心概念包括数据预处理、数据挖掘任务、数据挖掘过程和模型评估等。
1. 数据预处理数据预处理是数据挖掘的第一步，它包括数据清洗、数据集成、数据转换和数据规约等操作。
数据清洗是指去除噪声和异常值，数据集成是指将多个数据源的数据整合在一起，数据转换是指将数据转换为适合挖掘的形式，数据规约是指减少数据的维度和规模。
2. 数据挖掘任务数据挖掘任务包括分类、聚类、关联规则挖掘、异常检测和预测等。
分类是指将数据分为不同的类别，聚类是指将数据分为相似的群组，关联规则挖掘是指发现数据中的关联关系，异常检测是指发现与大部分数据不符的异常值，预测是指根据历史数据预测未来的趋势。
3. 数据挖掘过程数据挖掘过程包括问题定义、数据收集、数据预处理、模型构建、模型评估和模型应用等步骤。
问题定义是指明确挖掘的目标和需求，数据收集是指获取相关的数据，模型构建是指选择合适的算法和模型进行挖掘，模型评估是指对挖掘结果进行评估，模型应用是指将挖掘结果应用于实际问题中。
4. 模型评估模型评估是判断挖掘模型的好坏的过程，常用的评估指标包括准确率、召回率、精确率和F1值等。
准确率是指分类正确的样本占总样本的比例，召回率是指分类正确的正例占所有正例的比例，精确率是指分类正确的正例占所有分类为正例的样本的比例，F1值是准确率和召回率的调和平均值。
二、数据挖掘导论的方法数据挖掘导论使用了多种方法和算法，包括决策树、神经网络、支持向量机、关联规则挖掘和聚类分析等。
1. 决策树决策树是一种基于树状结构的分类模型，它通过一系列的判断条件将数据分为不同的类别。
决策树的优点是易于理解和解释，但容易过拟合。
2. 神经网络神经网络是一种模拟人脑神经元网络的模型，它通过训练学习数据的模式和规律。
数据挖掘导论
数据挖掘导论数据挖掘是一种从大量数据中发现有价值信息的过程，它涉及到多个领域，包括统计学、机器学习和数据库管理等。
数据挖掘技术可以帮助我们发现隐藏在数据背后的模式、关联和趋势，从而为决策和预测提供支持。
在数据挖掘导论中，我们将介绍数据挖掘的基本概念、技术和应用。
本课程将涵盖以下内容：1. 数据挖掘概述：- 数据挖掘的定义和目标- 数据挖掘的应用领域- 数据挖掘的过程和步骤2. 数据预处理：- 数据清洗：处理缺失值、异常值和噪声- 数据集成：合并多个数据源的数据- 数据变换：对数据进行规范化、离散化和归一化等操作- 数据规约：通过抽样和维度约简减少数据量3. 数据挖掘技术：- 分类：使用已知类别的样本训练模型，对新样本进行分类- 聚类：将相似的数据对象归为一类- 关联规则挖掘：发现数据项之间的关联关系- 预测：基于已有的数据预测未来的趋势和结果4. 数据挖掘算法：- 决策树算法：通过树状结构进行分类和预测- 神经网络算法：模拟人脑神经元的工作原理进行学习和预测- 支持向量机算法：通过找到最优超平面对数据进行分类- 关联规则挖掘算法：如Apriori算法和FP-Growth算法等5. 数据挖掘应用：- 金融领域：风险评估、信用评分和欺诈检测等- 市场营销：客户细分、推荐系统和市场预测等- 医疗健康：疾病诊断、药物发现和基因分析等- 社交网络：用户行为分析、社交推荐和舆情分析等数据挖掘导论课程旨在帮助学生了解数据挖掘的基本概念和技术，并能够应用这些技术解决实际问题。
通过学习本课程，学生将掌握数据挖掘的基本原理和方法，了解数据挖掘在不同领域的应用，并具备使用数据挖掘工具进行数据分析和模型建立的能力。
本课程的评估方式包括课堂作业、实验报告和期末考试。
通过课堂作业和实验报告，学生将有机会运用所学知识解决实际问题，并展示他们的分析和建模能力。
期末考试将检验学生对数据挖掘概念和技术的理解程度。
数据挖掘导论是数据科学和人工智能领域的重要基础课程，对于从事数据分析、人工智能研究和决策支持等工作的人员具有重要意义。
数据挖掘导论第一二章_924
2.3.4特征创建
常常可以由原来的属性创建新的属性集，更有效地捕获数据集中的重要信息。三种创建新属性的相关方法：特征提取、映射数据到新的空间和特征构造。
特征提取(feature extraction)：由原始数据数据创建新的特征集称作特征提取。最常用的特征提取技术都是高度针对具体领域的。因此，一旦数据挖掘用于一个相对较新的领域，一个关键任务就是开发新的特征和特征提取方法。
首先定义测量误差和数据收集错误，然后进一步考虑涉及测量误差的各种问题：噪声、伪像、偏倚、精度和准确度。最后讨论可能同时涉及测量和数据收集的数据质量问题：离群点、遗漏和不一致值、重复数据。
测量误差(measurement error)指测量过程中导致的问题。
数据收集错误(data collection error)指诸如遗漏数据对象或属性值，或不当的包含了其他数据对象等错误。
过滤方法(filter approach)：使用某种独立于数据挖掘任务的方法，在数据挖掘算法运行前进行特征选择。
包装方法(wrapper approach)：这些方法将目标数据挖掘算法作为黑盒，使用类似于前面介绍的理想算法，但通常不枚举所有可能的子集来找出最佳属性子集。
过滤方法和包装方法唯一的不同是它们使用了不同的特征子集评估方法。对于包装方法，子集评估使用目标数据挖掘算法；对于过滤方法，子集评估技术不同于目标数据挖掘算法。搜索策略可以不同，但是计算花费应当较低，并且应当找到最优或近似最优的特征子集。通常不可能同时满足这两个要求，因此需要这种权衡。搜索的一个不可缺少的组成部分是评估步骤，根据已经考虑的子集评价当前的特征子集。这需要一种评估度量，针对诸如分类或聚类等数据挖掘任务，确定属性特征子集的质量。对于过滤方法，这种度量试图预测实际的数据挖掘算法在给定的属性集上执行的效果如何；对于包装方法，评估包括实际运行目标数据挖掘应用，子集评估函数就是通常用于度量数据挖掘结果的判断标准。
数据挖掘导论
数据挖掘导论导论：数据挖掘是一种通过分析大量数据来发现隐藏模式、关联规则和趋势的过程。
它涉及使用统计学、机器学习和数据库技术来识别和提取有用的信息。
数据挖掘可以帮助企业和组织做出决策、预测未来趋势、发现市场机会等。
1. 数据挖掘的定义和目标：数据挖掘是指从大量数据中自动发现模式、关联规则和趋势的过程。
其目标是通过分析数据来获取有价值的信息，以支持决策和预测未来趋势。
2. 数据挖掘的步骤：数据挖掘通常包括以下步骤：2.1 数据收集：收集与分析目标相关的数据，可以是结构化或非结构化的数据。
2.2 数据预处理：清洗数据、处理缺失值和异常值，以及对数据进行转换和归一化等操作，以确保数据的质量和一致性。
2.3 特征选择：选择最具预测能力的特征，以减少数据维度并提高模型的性能。
2.4 模型选择：选择适合问题的数据挖掘模型，如分类、聚类、关联规则等。
2.5 模型构建：使用选择的模型来构建数据挖掘模型，并对数据进行训练和优化。
2.6 模型评估：评估模型的性能和准确性，可以使用交叉验证、混淆矩阵等方法。
2.7 模型应用：将训练好的模型应用于新的数据，并进行预测、分类、聚类等任务。
3. 数据挖掘的技术和方法：数据挖掘使用多种技术和方法来发现隐藏的模式和规律，其中包括：3.1 分类：将数据分为不同的类别或标签，用于预测和分类任务。
3.2 聚类：将数据分组成相似的集群，用于发现数据的内在结构和关系。
3.3 关联规则：发现数据中的关联关系和频繁项集，用于市场篮子分析、推荐系统等。
3.4 预测分析：基于历史数据来预测未来的趋势和结果，如销售预测、股票预测等。
3.5 异常检测：发现数据中的异常值和离群点，用于欺诈检测、故障诊断等。
3.6 文本挖掘：从大量文本数据中提取有用的信息，如情感分析、主题建模等。
4. 数据挖掘的应用领域：数据挖掘在各个领域都有广泛的应用，包括但不限于：4.1 金融领域：用于信用评估、风险管理、交易分析等。
数据挖掘导论--第1章绪论
数据挖掘导论--第1章绪论数据挖掘导论-第⼀章-绪论为什么会出现数据挖掘？1. 因为随着社会不断快速发展，信息量在不断增加，由于**信息量太⼤** ，⽽⽆法使⽤传统的数据分析⼯具和技术处理它们；2. 即使数据集相对较⼩，但由于数据本⾝有⼀些**⾮传统特点**，也不能使⽤传统的⽅法进⾏处理。
什么是数据挖掘？数据挖掘是⼀种技术，它将传统的数据分析⽅法与处理⼤量数据的复杂算法相结合。
数据挖掘是在⼤型数据存储库中，⾃动地发现有⽤信息的过程。
数据挖掘是数据库中知识发现（knowledge discovery in database，KDD）不可缺少的⼀部分。
数据挖掘要解决的问题可伸缩⾼维性异种数据和复杂数据数据的所有权与分布⾮传统的分析数据挖掘任务通常，数据挖掘任务分为下⾯两⼤类预测任务：这些任务的⽬标是根据其他属性的值，预测特定属性的值。
被预测的属性⼀般称为⽬标变量或因变量⽤来做预测的属性称说明变量或⾃变量描述任务：其⽬标是导出概括数据中潜在联系的模式（相关、趋势、聚类、轨迹和异常）。
本质上，描述性数据挖掘任务通常是探查性的，并且常常需要后处理技术验证和解释结果下图展⽰了其余部分讲述的四种主要数据挖掘任务预测建模：以说明变量函数的⽅式为⽬标变量建⽴模型。
有两类预测建模任务：分类（classification）：⽤于预测离散的⽬标变量回归（regression）：⽤于预测连续的⽬标变量关联分析：⽤来发现描述数据中强关联特征的模式。
所发现的模式通常⽤蕴涵规则或特征⼦集的形式表⽰聚类分析：旨在发现紧密相关的观测值组群，使得与属于不同簇的观测值相⽐，属于同⼀簇的观测值相互之间尽可能类似异常检测：任务是识别其特征显著不同于其他数据的观测值。
这样的观测值称为异常点或离群点## 参考⽂献： 1. 数据挖掘导论（完整版）。
数据挖掘导论期末试题及答案
数据挖掘导论期末试题及答案第一部分：试题问答题1. 数据挖掘的定义是什么？2. 数据挖掘的过程包括哪些步骤？3. 请简要解释数据预处理的步骤。
4. 请列举常用的数据挖掘算法。
5. 请解释聚类分析和分类分析的区别。
6. 什么是关联规则挖掘？请给出一个例子。
7. 在数据挖掘过程中，如何评估模型的性能？8. 什么是过拟合？如何避免过拟合？9. 数据挖掘有哪些应用领域？10. 请简要介绍数据挖掘中的隐私保护技术。
编程题1. 给定一个包含n个整数的列表，请编写Python代码来计算列表中所有数的平均值。
2. 使用Python编写一个函数，接受两个参数n和m，返回一个列表，其中包含从n到m之间所有偶数的平方。
3. 在Python中，定义函数calcBMI(height, weight)，接受一个人的身高（单位：米）和体重（单位：千克），计算并返回该人的BMI指数。
4. 使用Python编写一个函数，接受一个字符串作为参数，返回字符串中每个字符出现的次数。
第二部分：答案问答题1. 数据挖掘的定义是从大量的数据中发现先前未知、可理解和实际可用的模式的过程。
2. 数据挖掘的过程包括数据收集、数据预处理、特征选择、算法选择、模型构建、模型评估和模型应用等步骤。
3. 数据预处理的步骤包括数据清洗、数据集成、数据变换和数据规约。
4. 常用的数据挖掘算法包括决策树算法、朴素贝叶斯算法、支持向量机算法、K均值算法和关联规则挖掘算法等。
5. 聚类分析是将数据对象分为不同的组别，而分类分析是根据已有的分类标签对数据对象进行分类。
6. 关联规则挖掘是在大规模数据集中寻找项目之间的有趣关系的过程。
例如，购买尿布的人也倾向于购买婴儿食品。
7. 评估模型的性能可以使用准确率、精确率、召回率、F1值等指标进行评估。
8. 过拟合是指模型在训练集上表现很好，但在测试集或真实数据上表现糟糕的现象。
为了避免过拟合，可以使用交叉验证、正则化等方法。
《数据挖掘导论》课件
详细描述
KNIME是一款基于可视化编程的数据挖掘工具，用户 可以通过拖拽和连接不同的数据流模块来构建数据挖掘 流程。它提供了丰富的数据挖掘和分析功能，包括分类 、聚类、关联规则挖掘、时间序列分析等，并支持多种 数据源和输出格式。
Microsoft Azure ML
总结词
云端的数据挖掘工具
详细描述
Microsoft Azure ML是微软Azure云平台上的数据挖掘工具，它提供了全面的数据挖掘和分析功能， 包括分类、聚类、关联规则挖掘、预测建模等。它支持多种数据源和输出格式，并提供了强大的可扩 展性和灵活性，方便用户在云端进行大规模的数据挖掘任务。
03
数据挖掘过程
数据准备
01
数据清洗
去除重复、错误或不完整的数据， 确保数据质量。
数据集成
将多个来源的数据整合到一个统一 的数据集。
03
02
数据转换
将数据从一种格式或结构转换为另 一种，以便于分析。
数据归一化
将数据缩放到特定范围，以消除规 模差异。
04
数据探索
数据可视化
通过图表、图形等展示数据的分布和关系。
序列模式挖掘
总结词
序列模式挖掘是一种无监督学习方法，用于 发现数据集中项之间具有时间顺序关系的有 趣模式。
详细描述
序列模式挖掘广泛应用于股票市场分析、气 候变化研究等领域。常见的序列模式挖掘算 法包括GSP、PrefixSpan等。这些算法通过 扫描数据集并找出项之间具有时间顺序关系 的模式，如“股票价格在某段时间内持续上
高维数据挖掘
高维数据的降维
高维数据的聚类和分类
利用降维技术如主成分分析、线性判 别分析等，将高维数据降维到低维空 间，以便更好地理解和分析数据。
数据挖掘导论
数据挖掘导论数据挖掘导论是一门研究如何从大规模数据集中提取有价值信息的学科。
它结合了统计学、机器学习、数据库技术和可视化技术等多个领域的知识和方法，旨在帮助人们发现隐藏在数据中的模式、关联和趋势，以支持决策和预测。
数据挖掘导论的研究对象是大规模、复杂、异构的数据集。
这些数据集可能包含结构化数据（如数据库、数据仓库）和非结构化数据（如文本、图像、音频等）。
数据挖掘导论的目标是通过应用各种数据挖掘技术，从这些数据中提取出有用的信息，并将其转化为知识，以支持决策和预测。
数据挖掘导论的研究内容包括数据预处理、特征选择、特征提取、模型构建、模型评估和模型应用等方面。
数据预处理是指对原始数据进行清洗、集成、转换和规范化等操作，以消除数据中的噪声、冗余和错误。
特征选择是指从大量的特征中选择出最具有代表性和相关性的特征，以提高模型的准确性和效率。
特征提取是指通过对原始数据进行变换和抽象，提取出更加有意义和可解释的特征。
模型构建是指选择合适的算法和模型结构，通过训练数据来学习模型的参数和权重。
模型评估是指使用测试数据对构建的模型进行性能评估和优化。
模型应用是指将构建好的模型应用于新的数据集，进行预测、分类、聚类、关联规则挖掘等任务。
数据挖掘导论的应用领域非常广泛。
在商业领域，数据挖掘导论可以用于市场营销、客户关系管理、风险评估、欺诈检测等任务。
在医疗领域，数据挖掘导论可以用于疾病预测、诊断支持、药物研发等任务。
在社交网络领域，数据挖掘导论可以用于社交推荐、舆情分析、用户行为分析等任务。
在安全领域，数据挖掘导论可以用于威胁检测、入侵检测、网络安全等任务。
在科学研究领域，数据挖掘导论可以用于数据分析、模式识别、科学发现等任务。
数据挖掘导论的研究方法包括统计方法、机器学习方法、人工智能方法等。
统计方法是数据挖掘导论的基础，通过统计学原理和方法来分析数据中的模式和关联。
机器学习方法是数据挖掘导论的核心，通过构建和训练模型来发现数据中的模式和关联。
数据挖掘导论课后习题答案
数据挖掘导论课后习题答案数据挖掘导论课后习题答案数据挖掘是一门涉及统计学、机器学习和数据库技术的跨学科领域，旨在从大量的数据中发现有价值的信息和模式。
在这门课程中，学生将学习数据挖掘的基本概念、方法和技术，并通过习题的解答来加深对这些概念的理解和应用。
下面是一些常见的数据挖掘导论课后习题及其答案，供学生参考。
1. 什么是数据挖掘？数据挖掘的目标是什么？答：数据挖掘是从大量的数据中提取出有用的信息和模式的过程。
其目标是发现隐藏在数据背后的知识和规律，以便支持决策和预测。
2. 数据挖掘的主要任务有哪些？答：数据挖掘的主要任务包括分类、聚类、关联规则挖掘、异常检测和预测等。
分类是将数据分为不同的类别；聚类是将数据分为相似的群组；关联规则挖掘是发现数据中的关联关系；异常检测是识别与其他数据不同的异常数据；预测是根据已有的数据来预测未来的趋势。
3. 数据挖掘的过程包括哪些步骤？答：数据挖掘的过程一般包括问题定义、数据收集、数据预处理、特征选择、模型建立、模型评估和结果解释等步骤。
问题定义是明确挖掘的目标和需求；数据收集是获取相关数据；数据预处理是对数据进行清洗、集成、转换和规约；特征选择是选择对挖掘任务有用的特征；模型建立是选择合适的模型并进行训练；模型评估是评估模型的性能；结果解释是对挖掘结果进行解释和应用。
4. 什么是分类算法？常见的分类算法有哪些？答：分类算法是将数据分为不同类别的算法。
常见的分类算法包括决策树、朴素贝叶斯、支持向量机和神经网络等。
决策树通过构建树状结构来进行分类；朴素贝叶斯基于贝叶斯定理进行分类；支持向量机通过寻找最优超平面进行分类；神经网络模拟人脑神经元的工作原理进行分类。
5. 什么是聚类算法？常见的聚类算法有哪些？答：聚类算法是将数据分为相似群组的算法。
常见的聚类算法包括K均值聚类、层次聚类和DBSCAN等。
K均值聚类通过将数据分为K个簇来进行聚类；层次聚类通过构建树状结构来进行聚类；DBSCAN基于密度的聚类算法，将高密度区域看作簇。
数据挖掘导论
数据挖掘导论数据挖掘导论是一门研究数据挖掘技术和方法的学科，旨在探索如何从大量的数据中发现有用的信息和模式。
数据挖掘是一种通过自动或半自动的方式从大量数据中提取知识的过程，它可以帮助人们更好地理解数据，并做出基于数据的决策。
数据挖掘导论课程的目标是让学生了解数据挖掘的基本概念、方法和技术，并培养他们运用数据挖掘工具和算法解决实际问题的能力。
本课程涵盖了数据预处理、特征选择、分类、聚类、关联规则挖掘等主要内容。
首先，数据预处理是数据挖掘过程中的重要步骤，它包括数据清洗、数据集成、数据转换和数据规约等子任务。
数据清洗主要是处理数据中的噪声、缺失值和异常值，确保数据的质量和完整性。
数据集成是将多个数据源的数据合并成一个一致的数据集，以便进行后续的分析。
数据转换是将原始数据转换成适合挖掘的形式，如将文本数据转换成数值型数据。
数据规约是通过选择、抽样或聚合等方法减少数据集的大小，以提高挖掘效率。
其次，特征选择是数据挖掘中的关键步骤，它涉及选择最具有代表性和区分性的特征来构建模型。
特征选择可以帮助减少特征空间的维度，提高模型的准确性和效率。
常用的特征选择方法包括过滤法、包装法和嵌入法。
过滤法通过计算特征与目标变量之间的相关性来选择特征。
包装法则通过将特征选择问题转化为一个优化问题，并使用搜索算法来选择最佳特征子集。
嵌入法则是将特征选择嵌入到模型训练过程中，通过对特征的权重进行调整来选择最佳特征子集。
然后，分类是数据挖掘中常用的任务之一，它是根据已有的数据样本构建一个分类模型，并用该模型对新样本进行分类。
常用的分类算法包括决策树、朴素贝叶斯、支持向量机和神经网络等。
决策树是一种基于树结构的分类模型，它通过一系列的判断条件将数据分为不同的类别。
朴素贝叶斯是一种基于贝叶斯定理的分类方法，它假设特征之间相互独立。
支持向量机是一种基于间隔最大化的分类方法，它通过找到一个超平面将不同类别的样本分开。
神经网络是一种模拟人脑神经元网络的分类方法，它通过调整神经元之间的连接权重来学习和分类数据。
数据挖掘导论完整中文
• 算法9.1 基本模糊c均值算法
• 选择一个初始模糊伪划分，即对所有的wij赋值
• Repeat
•
使用模糊伪划分，计算每个簇的质心
•
重新计算模糊伪划分，即wij
• Until 质心不发生变化
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• FCM的结构类似于K均值。 K均值可以看作FCM的特例。 • K均值在初始化之后，交替地更新质心和指派每个对象到最近的质心。具体地说，计算模糊伪划分等价于指
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算法
• 估计数据分布： • 确定分布：一般假设数据取自高斯混合分布。然后，对分布的参数进行估计：利用EM算法进行最大似 然估计 • 利用直方图估计分布
• 对分布进行划分、分离。每个分布对应于一个簇。
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优点和缺点
• 混合模型比k均值或模糊c均值更一般，因为它可以使用各种类型的分布。 • 利用简单的估计分布的方法（如直方图）可能会错误估计数据的原始分布，导致结果不好。 • 利用复杂的方法（如EM算法），计算复杂性会大大增加。
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• 更新模糊伪划分
1
• 公式:
wij
(1/ dist(xi , c j )2 ) p1
k
1
(1/ dist(xi , cq )2 ) p1
q 1
• 如果p>2，则该指数降低赋予离点最近的簇的权值。事实上，随着p趋向于 无穷大，该指数趋向于0，而权值趋向于1/k。
• 另一方面，随着p趋向于1，该指数加大赋予离点最近的簇的权值。随着p趋 向于1，关于最近簇的隶属权值趋向于1，而关于其他簇的隶属权值趋向于0。 这时对应于k均值。
的特例。DBSCAN不基于任何形式化模型。
数据挖掘导论第一章
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数据挖掘导论
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数据挖掘导论
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Jiawei Han
在数据挖掘领域做出杰出贡献的郑州大学校友——韩家炜
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第1章 绪论
?
No
S in g le 4 0 K
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No
M a rrie d 8 0 K
?
10
Training Set
Learn Classifier
Test Set
Model
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分类:应用1
Direct Marketing Goal: Reduce cost of mailing by targeting a set of consumers likely to buy a new cell-phone product. Approach: Use the data for a similar product introduced before. We know which customers decided to buy and which decided otherwise. This {buy, don’t buy} decision forms the class attribute. Collect various demographic, lifestyle, and company-interaction related information about all such customers. Type of business, where they stay, how much they earn, etc. Use this information as input attributes to learn a classifier model.
数据挖掘导论
数据挖掘导论数据挖掘导论是一门研究如何从大规模数据集中提取有用信息的学科。
它结合了统计学、机器学习和数据库技术，旨在发现隐藏在数据背后的模式、关联和趋势。
数据挖掘导论在各个领域都有广泛的应用，包括市场营销、金融、医疗保健、社交网络分析等。
数据挖掘导论的主要任务包括数据预处理、特征选择、模型构建和模型评估。
数据预处理是指对原始数据进行清洗、去噪和转换，以便后续分析。
特征选择是指从所有可用特征中选择最相关的特征，以提高模型的性能和解释能力。
模型构建是指选择合适的算法和模型，根据数据集训练出预测模型。
模型评估是指使用测试数据评估模型的性能，包括准确率、召回率、精确率等指标。
数据挖掘导论的常用技术包括分类、聚类、关联规则挖掘和异常检测。
分类是指将数据集中的样本分为不同的类别，常用的算法包括决策树、支持向量机和朴素贝叶斯。
聚类是指将数据集中的样本分为相似的群组，常用的算法包括K均值和层次聚类。
关联规则挖掘是指发现数据集中的频繁项集和关联规则，常用的算法包括Apriori和FP-growth。
异常检测是指发现数据集中的异常样本或异常模式，常用的算法包括LOF和孤立森林。
数据挖掘导论的流程一般包括数据收集、数据预处理、特征选择、模型构建、模型评估和模型应用。
在数据收集阶段，需要收集相关领域的数据，并进行数据清洗和整理。
在数据预处理阶段，需要处理缺失值、异常值和重复值，并进行数据转换和归一化。
在特征选择阶段，需要选择最相关的特征，并进行特征工程。
在模型构建阶段，需要选择合适的算法和模型，并进行参数调优。
在模型评估阶段，需要使用测试数据评估模型的性能，并进行模型选择。
在模型应用阶段，需要将训练好的模型应用到新的数据中，进行预测和决策。
数据挖掘导论的应用非常广泛。
在市场营销中，可以通过数据挖掘来发现潜在客户、预测销售趋势和优化广告投放。
在金融领域，可以通过数据挖掘来进行信用评估、风险管理和欺诈检测。
在医疗保健领域，可以通过数据挖掘来进行疾病预测、药物发现和基因分析。
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1.2.2过程
1)定义问题
要想充分发挥数据挖掘的价值，必须要对目标有 一个清晰明确的定义，即决定到底想干什么。否则， 很难得到正确的结果。
选择 数据 目标数据
2)数据的选择 数据选取的目的是确定目标数据，根据所定义的 问题的需要从原始数据库中选取相关数据或样本,并从 中选择出适用于数据挖掘应用的数据。
从商业数据到商业信息的进化
进化阶段 数据搜集 (60年代 年代) (60年代) 商业问题 “过去五年中我的 总收入是多少？ 总收入是多少？” 支持技术 产品厂家 IBM CDC Oracle Sybase Informix IBM Microsoft Pilot Comshare Arbor Cognos Microstrategy Pilot Lockheed IBM SGI 其他初创公司 产品特点 提供历史性的、 提供历史性的、静 态的数据信息
KDD的出现
基于数据库的知识发现（KDD）一词首次出现 在1989年举行的第十一届AAAI学术会议上。 1995年在加拿大蒙特利尔召开了第一届KDD国 际学术会议（KDD’95）。 由Kluwers Publishers出版，1997年创刊的 《Knowledge Discovery and Data Mining》是该 领域中的第一本学术刊物。（计算机领域中国 的顶级刊物：5个）
第1章 数据挖掘导论
1.1 数据挖掘的发展背景 1.2 数据挖掘定义 1.3 数据挖掘过程 1.4 数据挖掘功能 1.5 数据挖掘应用 1.6 数据挖掘发展
• 1.1数据挖掘的发展背景
人类已进入一个崭新的信息时代 ，数据库中存储 的数据量急剧膨胀
数据库急剧膨胀
大量信息在给人们带来方便的同时也带来了一大 堆问题： 信息过量，难以消化 信息真假难以辨识 信息安全难以保证 信息形式不一致，难以统一处理
技术上的定义
数据挖掘（Data Mining）就是从大量的、不完全 的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中， 提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是 潜在有用的信息和知识的过程。
商业角度的定义
数据挖掘是一种新的商业信息处理技术，其主要 特点是对商业数据库中的大量业务数据进行抽取、 转换、分析和其他模型化处理，从中提取辅助商 业决策的关键性数据。
需要注意的是：
数据挖掘的各项功能不是独立存在的，在数据 挖掘中相互联系，发挥作用。
1.4 数据挖掘应用与发展趋势 1.4.1数据挖掘的应用 需要强调的是，数据挖掘技术从一开始就是 面向应用的。目前，在很多领域，数据挖掘 (data mining)都是一个很时髦的词，尤其是 在如银行、电信、保险、交通、零售（如超 级市场）等商业领域。而数据挖掘的应用则 主要集中在以下几个领域：金融服务、市场 营销、工程与科学研究、产品制造业、司法。
“在新英格兰的分 部去年三月的销售 额是多少？ 额是多少？波士顿 据此可得出什么结 论？”
联机分析处理(OLAP) 联机分析处理(OLAP) 多维数据库 数据仓库
在各种层次上提供 回溯的、 回溯的、动态的数 据信息
数据挖掘 正在流行） （正在流行）
“下个月波士顿的 销售会怎么样？ 销售会怎么样？为 什么？ 什么？”
目前公认的定义
人们给数据挖掘下过很多定义，内涵也各不相同， 目前公认的定义是由Usama Fayyad等人提出的。 所谓基于数据库的知识发现（KDD）是指从大量 数据中提取有效的、新颖的、潜在有用的、最终 可被理解的模式的过程。
1.2.2过程
数据挖掘是一个反复迭代的人机交互处理过程。 该过程需要经历多个步骤，并且很多决策需要由 用户提供。 从宏观上看，数据挖掘过程主要由三个部分组成， 即问题定义、数据整理（包括数据收集、数据预 处理、数据转换）、数据挖掘实施，以及挖掘结 果的解释与评估。
• 1.2 数据挖掘定义及过程
1.2.1定义
数据挖掘是从大量有噪声、不完全，甚至不一致的数据中， 利用相应的挖掘方法，提取其中存在有效、新奇、有用、可 理解的知识模式，是统计学、数据库技术和人工智能技术的 综合。 与数据挖掘类似但稍有不同含义的术语有：
从数据库中发现知识（Knowledge Discovery from/in Database, KDD） 知识提取（Knowledge extract） 数据 /模式分析（Data / Model analysis ）。 数据考古 数据捕捞
数据挖掘在银行领域的应用
美国银行家协会(ABA)预测数据仓库和数据挖 掘技术在美国商业银行的应用增长率是14.9％。 分析客户使用分销渠道的情况和分销渠道的容 量 ；建立利润评测模型；客户关系优化；风险 控制等
金融事务需要搜集和处理大量的数据，由于银 行在金融领域的地位、工作性质、业务特点以 及激烈的市场竞争决定了它对信息化、电子化 比其它领域ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ更迫切的要求。利用数据挖掘技 术可以帮助银行产品开发部门描述客户以往的 需求趋势，并预测未来。美国商业银行是发达 国家商业银行的典范，许多地方值得我国学习 和借鉴。 （美国的老大地位）
选择 数据
预处理 目标数据 已处理数据
变换
变 换 后 数 据 数据挖 掘
5）数据挖掘 根据挖掘任务定义及已有的方法（分类、聚 类、关联等）选择合适的知识发现算法，包括选 取合适的模型和参数，从数据库中挖掘出有关知 识，并以一定的方式表示出来（如产生式规则等） 是数据挖掘的目的。
模式/ 知识
选择 数据
体，然后用这些知识来开展一个目标明确的市场计划；保险 然后用这些知识来开展一个目标明确的市场计划； 公司: 对购买了汽车保险的客户， 公司: 对购买了汽车保险的客户，标识那些有较高平均赔偿成 本的客户； 本的客户；
(3) 聚类 数据库中的记录可被化分为一系列有意义的子集，即 聚类。例如：将申请人分为高度风险申请者、中度风险 申请者、低度风险申请者。聚类增强了人们对客观现实 的认识，是概念描述和偏差分析的先决条件。 聚类技术主要包括传统的模式识别方法和数学分类学。 80年代初，Mchalski提出了概念聚类技术，其要点是， 在划分对象时不仅考虑对象之间的距离，还要求划分出 的类具有某种内涵描述，从而避免了传统技术的某些片 面性。例如：市场销售: 帮助市场人员发现客户中的不同群 市场销售:
模式/ 知识
• 1.3 数据挖掘主要功能
（例子：保险公司客户流失。p9） 通过数据挖掘，人们可以预测未来趋势及行为， 做出基于知识的决策；或是从数据库中发现隐含 的、有意义的知识，主要有六类功能。 (1) 概念描述 (2) 关联 (3) 聚类 (4) 分类 (5) 预测 (6) 偏差的检测
(1) 概念描述 概念描述就是对某类对象的内涵进行描述， 并概括这类对象的有关特征。概念描述分为特 征性描述和区别性描述，前者描述某类对象的 共同特征，后者描述不同类对象之间的区别。 对大数据集总体情况的概述。 对大数据集总体情况的概述。例如： • 对电脑的销售数据集：基本上为奔三以上兼容 对电脑的销售数据集： 机 对于学校教师数据集： 对于学校教师数据集：基本上讲师占大多数
使直邮的回应率提高了100％
零售商店
GUS日用品零售商店需要准确 的预测未来的商品销售量，降 低库存成本。。。。。。
通过数据挖掘的方法使库存成本比原 来减少了3.8%
税务局
美国国内税务局需要提高对 纳税人的服务水平。。。。 。。
合理安排税务官的工作，为纳税人提供 更迅捷、更准确的服务
数据挖掘在银行领域的应用
数据挖掘在各个领域中的应用
电信 ：流失 银行：聚类（细分）, 交叉销售 百货公司/超市：购物篮分析 （关联规则） 保险：细分，交叉销售，流失（原因分析） 信用卡： 欺诈探测，细分 电子商务： 网站日志分析（提问） 税务部门：偷漏税行为探测 警察机关：犯罪行为分析 医学： 医疗保健
电信
英国电信需要发布一种新的产品 ，需要通过直邮的方式向客户推 荐这种产品。。。。。。
计算机、磁带和磁盘 计算机、
数据访问 (80年代 年代) (80年代)
“在新英格兰的分 部去年三月的销售 额是多少？ 额是多少？”
关系数据库(RDBMS) 关系数据库(RDBMS) 结构化查询语言(SQL) 结构化查询语言(SQL) ODBC
在记录级提供历史 性的、 性的、动态数据信 息
数据仓库 决策支持 (90年代 年代) (90年代)
(4)分类 按照分析对象的属性、特征，建立不同组来 描述事物。例如银行部门根据以前的数据将客 户分成了不同类别，现在就可以根据这些来区 分新申请贷款的客户，以采取相应的贷款方案。 例如：把客户分为高风险客户和低风险客户
(5) 预测 把握分析对象的发展规律，对未来的趋势做出 预见。数据挖掘自动在大型数据库中寻找预测性数 据，以往需要进行大量手工分析的问题如今可以迅 速直接由数据本身得出结论。 一个典型的例子：市场预测问题。数据挖掘使用 过去有关促销的数据来寻找未来投资中回报最大的 用户，其它可预测的问题包括预报破产以及认定对 指定事件最可能作出反应的群体。(例如，股票。从 报表等预测其不久破产)
预处理 目标数据 已处理数据
变换
变 换 后 数 据 数据挖 掘
知识
解释/ 评估
6）解释与评估 对在数据挖掘步骤中发现的模式（知识）进行解 释。经过用户或机器评估后，可能会发现这些模式 中存在冗余或无关的模式，此时应该将其剔除。如 果模式不能满足任务的要求，就需要返回到前面的 某些处理步骤中反复提取。
高级算法 多处理器计算机 海量数据库
提供预测性的信息
数据挖掘产生
数据挖掘工具
数据矿山
信息金块
为了从海量数据库和大量繁杂信息中提取有价值的知 识，进一步提高信息的利用率 产生了一个新的研究方向：基于数据库的知识发现 （Knowledge Discovery in Database），以及相应的数 据挖掘（Data Mining）理论和技术的研究(侯老师， 胡博士，自己)(搞预测很有前途，邵伟华；易经，易 学)