5关联规则及相关算法讲解
数据挖掘方法——关联规则(自己整理)
6
四、关联规则的分类
按照不同情况，关联规则可以进行分类如下： 1.基于规则中处理的变量的类别，关联规则可以分为布尔型和数值型。 布尔型关联规则处理的值都是离散的、种类化的，它显示了这些变量之间的关系；而数值 型关联规则可以和多维关联或多层关联规则结合起来，对数值型字段进行处理，将其进行动 态的分割，或者直接对原始的数据进行处理，当然数值型关联规则中也可以包含种类变量。 例如：性别=“女”=>职业=“秘书” ，是布尔型关联规则；性别=“女”=>avg（收入）= 2300，涉及的收入是数值类型，所以是一个数值型关联规则。 2.基于规则中数据的抽象层次，可以分为单层关联规则和多层关联规则。 在单层的关联规则中，所有的变量都没有考虑到现实的数据是具有多个不同的层次的；而 在多层的关联规则中，对数据的多层性已经进行了充分的考虑。例如：IBM台式机=>Sony打 印机，是一个细节数据上的单层关联规则；台式机=>Sony打印机，是一个较高层次和细节层 次之间的多层关联规则。 3.基于规则中涉及到的数据的维数，关联规则可以分为单维关联规则和多维关联规则。 在单维的关联规则中，我们只涉及到数据的一个维，如用户购买的物品；而在多维的关联 规则中，要处理的数据将会涉及多个维。换成另一句话，单维关联规则是处理单个属性中的 一些关系；多维关联规则是处理各个属性之间的某些关系。例如：啤酒=>尿布，这条规则 只涉及到用户的购买的物品；性别=“女”=>职业=“秘书”，这条规则就涉及到两个字段 的信息，是两个维上的一条关联规则。
小结：Apriori算法可以分为频繁项集的生成和关联规则的生成两 大步骤；FP-Growth算法可以分成FP-Tree的生成，频繁项集的生成和 关联规则的生成3大步骤。
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关联规则的计算
关联规则的计算关联规则是数据挖掘中非常重要的一种方法，它可以发现数据集中不同项之间的关系，帮助我们从海量数据中发现有价值的信息和规律，对于商业决策和市场分析具有重要的作用。
而关联规则的计算是实现关联规则挖掘的关键步骤之一，下面我们就来了解一下关联规则的计算方法。
关联规则的计算方法主要包括支持度、置信度和提升度三个指标。
支持度是指某个项集在所有项集中出现的频率，是衡量某些项集之间关联程度的重要指标。
置信度是在前提条件下，后件出现的概率，也就是条件概率，是刻画关联规则强度的指标。
提升度则是指含有前提条件时，后件出现的概率与不含前提条件时后件出现的概率的比值，它是用来衡量前提条件对于后件出现的影响程度的指标。
下面我们来看一下如何通过这三个指标来计算关联规则。
以购物清单为例，假设我们有以下几个物品：牛奶、面包、鸡蛋、茶叶、咖啡和蜂蜜。
我们希望计算出购买牛奶和面包的人还会购买什么物品。
我们需要计算出所有物品的支持度。
假设有10个人购买了牛奶，那么牛奶的支持度就是10/总人数。
同理，面包的支持度也可以计算出来。
我们假设有5个人同时购买了牛奶和面包，那么购买牛奶和面包的支持度就是5/总人数。
接下来，我们可以通过支持度来计算置信度。
如果有5个人同时购买了牛奶和面包，其中4个人购买了鸡蛋，那么购买牛奶和面包的人购买鸡蛋的置信度就是4/5。
同理，我们可以计算购买牛奶和面包的人购买其他物品的置信度。
我们可以通过置信度来计算提升度。
如果购买牛奶和面包的人购买鸡蛋的提升度为2，那么就意味着购买牛奶和面包的人购买鸡蛋的概率是一般人购买鸡蛋概率的两倍。
同理，我们可以计算购买牛奶和面包的人购买其他物品的提升度。
在实际应用中，我们通常会设置一个最小支持度和最小置信度的阈值，只有满足这些阈值的关联规则才会被挖掘出来。
这样可以减少计算量，同时也可以提高关联规则的准确性。
关联规则的计算可以帮助我们发现数据集中不同项之间的关系，从而挖掘出有价值的信息和规律。
数据挖掘(第2版)-课件 第5章关联规则
• 关联分析用以发现事物间存在的关联性，除了购物篮分析外，有广泛应用， 如：辅助决策——挖掘商场销售数据、发现商品间的联系；医疗诊断—— 用于发现某些症状与某种疾病之间的关联；网页挖掘——用于发现文档集 合中某些词之间的关联，发现主题词演化模式、学科发展趋势；电子商 务——进行产品的关联推荐等。
频繁项集
支持度不小于最小支持度阈值的项集
强关联规则
根据用户预先定义的支持度和置信度阈值，支持度不小于最小支持度阈值 并且置信度不小于最小置信度阈值的规则
5.2.1 基本概念(4)
关联分析挖掘的关联规则分类 根据处理值分类
布尔关联规则 量化关联规则
根据涉及维度分类
单维关联规则 多维关联规则
支持度 (support)
事务数据库D中包含项A和B的事务占所有 事务的百分比
可表示为：support(A,B ) P(A B ) (A B )/ N
5.2.1 基本概念(3)
置信度
事务数据库D中同时包含项A和B的事务占包含项A的事务的百分比
条件概率表示为： confindence(A,B ) P(B | A) (A B )/ (A)
根据数据抽象层次分类
单层关联规则 多层关联规则
【例5-1】 设有事务集合如表5-1，计算规则{bread,milk tea} 的支持度、置信度。
交易号TID
顾客购买的商品
ห้องสมุดไป่ตู้
交易号TID
T1
bread, cream, milk, tea
T6
T2
bread, cream, milk
T7
数据挖掘方法——关联规则(自己整理)
小结：Apriori算法可以分为频繁项集的生成和关联规则的生成两 大步骤；FP-Growth算法可以分成FP-Tree的生成，频繁项集的生成和 关联规则的生成3大步骤。
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五、关联规则挖掘的相关算法
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五、关联规则挖掘的相关算法
1.Apriori算法：使用候选项集找频繁项集 Apriori算法是一种最有影响的挖掘布尔关联规则频繁项集的算法。其核心是 基于两阶段频集思想的递推算法。该关联规则在分类上属于单维、单层、布尔关 联规则。在这里，所有支持度大于最小支持度的项集称为频繁项集，简称频集。 该算法的基本思想是：首先找出所有的频集，这些项集出现的频繁性至少和 预定义的最小支持度一样。然后由频集产生强关联规则，这些规则必须满足最小 支持度和最小可信度。然后使用第1步找到的频集产生期望的规则，产生只包含集 合的项的所有规则，其中每一条规则的右部只有一项，这里采用的是中规则的定 义。一旦这些规则被生成，那么只有那些大于用户给定的最小可信度的规则才被 留下来。为了生成所有频集，使用了递推的方法。 Apriori算法可以产生相对较小的候选项目集，扫描数据库的次数由最大频繁 项目集的项目数决定。因此，该算法适合于最大频繁项目集相对较小的数据集中 的关联规则挖掘问题。 Apriori算法的两大缺点:1.可能产生大量的候选集；2.可能需要重复扫描数据库。
关联分析的目的：找出数据库中隐藏的关联网。一般用Support(支 持度)和Confidence(可信度)两个阀值来度量关联规则的相关性，引入 lift(提高度或兴趣度）、相关性等参数，使得所挖掘的规则更符合需求。
关联规则
在数据挖掘的知识模式中，关联规则模式是比较重要的一种。
关联规则的概念由Agrawal、Imielinski、Swami 提出，是数据中一种简单但很实用的规则。
关联规则模式属于描述型模式，发现关联规则的算法属于无监督学习的方法。
一、关联规则的定义和属性考察一些涉及许多物品的事务：事务1 中出现了物品甲，事务2 中出现了物品乙，事务3 中则同时出现了物品甲和乙。
那么，物品甲和乙在事务中的出现相互之间是否有规律可循呢？在数据库的知识发现中，关联规则就是描述这种在一个事务中物品之间同时出现的规律的知识模式。
更确切的说，关联规则通过量化的数字描述物品甲的出现对物品乙的出现有多大的影响。
现实中，这样的例子很多。
例如超级市场利用前端收款机收集存储了大量的售货数据，这些数据是一条条的购买事务记录，每条记录存储了事务处理时间，顾客购买的物品、物品的数量及金额等。
这些数据中常常隐含形式如下的关联规则：在购买铁锤的顾客当中，有70 ％的人同时购买了铁钉。
这些关联规则很有价值，商场管理人员可以根据这些关联规则更好地规划商场，如把铁锤和铁钉这样的商品摆放在一起，能够促进销售。
有些数据不像售货数据那样很容易就能看出一个事务是许多物品的集合，但稍微转换一下思考角度，仍然可以像售货数据一样处理。
比如人寿保险，一份保单就是一个事务。
保险公司在接受保险前，往往需要记录投保人详尽的信息，有时还要到医院做身体检查。
保单上记录有投保人的年龄、性别、健康状况、工作单位、工作地址、工资水平等。
这些投保人的个人信息就可以看作事务中的物品。
通过分析这些数据，可以得到类似以下这样的关联规则：年龄在40 岁以上，工作在A 区的投保人当中，有45 ％的人曾经向保险公司索赔过。
在这条规则中，“年龄在40 岁以上”是物品甲，“工作在A 区”是物品乙，“向保险公司索赔过”则是物品丙。
可以看出来，A 区可能污染比较严重，环境比较差，导致工作在该区的人健康状况不好，索赔率也相对比较高。
第5次课关联规则newppt课件
第5章 关联规则 关联规则挖掘简介
研究关联规则的目标：发现数据中的规律 超市中的什么产品经常会被一起购买；-啤酒与尿布 在购买了PC机后，顾客下一步一般购买什么产品； 如何自动对WEB文档分类； 用户上了CCTV网站后，一般将会去那些其他网站； 用户购买了“XXX”书后，一般还会购买什么书; 某一类纳税人在当月未纳税，则其下个月也不纳税的可能性
所有关联规则的数量非常巨大，前面提到5000种商品共有25000 种模式。但可用评分函数的优势，可以将平均运行时间将到一个可 以接受的范围。
第5章 关联规则
关联规则的基本模型及算法
关于评分函数
注意若P(A=1) ≤Ps，且P(B=1) ≤Ps中任何一个成立。则
P(A=1,B=1) ≤Ps。
因此，可以首先找概率大于Ps的所有单个事件（线性扫描一 次）。若事件（或一组事件）大于Ps，则称其为频繁项集（频繁 1项集）。然后，对这些频繁事件所有可能对作为容量为2的候选 频繁集合。
项集（itemset）
第5章 关联规则 关联规则挖掘简介
关于属性值-属性值离散化 若数据集的属性都是布尔值，则此数据集中挖掘的关联
规则都是布尔关联规则。其它属性可以进行转换。可以将非布 尔值数据转换为布尔数据值。
TID
Age
Salary
1
35
3200
2
43
4600
3
56
3700
4
24
2100
…
…
…
第5章 关联规则
关联规则的基本模型及算法
{}
a
b
c
d
e
ab ac ad ae bc bd be
cd ce
de
关联规则基本算法
关联规则基本算法关联规则是一种用于发现数据集中属性之间关联关系的技术。
它可用于市场分析、销售预测、推荐系统等领域，有助于了解消费者购买行为、产品关联等。
关联规则算法的基本过程包括：找到频繁项集、生成关联规则和评估规则的可信度。
1.找到频繁项集：频繁项集是指在数据集中经常同时出现的一组项。
使用Apriori算法是发现频繁项集的一种常用方法。
Apriori算法基于Apriori原则，该原则表示如果一个项集是频繁的，那么它的所有子集也是频繁的。
算法的步骤如下：-第一步，扫描数据集，计算每个项的支持度，即项集在数据集中出现的频率。
-第二步，根据设定的最小支持度阈值，选择满足条件的项集作为候选项集。
-第三步，根据候选项集生成新的候选项集，直到无法生成满足条件的项集为止。
-第四步，根据设定的最小支持度阈值，筛选出频繁项集。
2.生成关联规则：在找到频繁项集后，可以根据它们生成关联规则。
关联规则具有形如“A->B”的形式，表示项集A和项集B之间存在其中一种关联关系。
关联规则的生成过程如下：-第一步，对于每个频繁项集，生成该项集的所有非空子集作为规则的前提条件，项集剩余的部分作为规则的结果。
-第二步，根据设定的最小置信度阈值，筛选出满足条件的关联规则。
3.评估规则的可信度：评估规则的可信度是为了确定生成的关联规则是否具有实际意义。
可以使用支持度和置信度来评估规则的可信度。
-支持度是指规则在数据集中出现的频率，可以用来判断规则的普适性。
支持度高表示规则适用范围广。
-置信度是指在前提条件出现的情况下，结果项出现的概率，可以用来判断规则的准确性。
置信度高表示规则的预测准确性高。
通过计算规则的支持度和置信度，可以对规则进行排序和筛选，选择具有较高可信度的关联规则。
关联规则算法有很多改进的方法，例如FP-Growth算法、ECLAT算法等。
这些算法在找到频繁项集的过程中做了优化，提高了算法的效率和准确性。
总结起来，关联规则算法是一种发现数据集中属性之间关联关系的方法。
关联规则算法
关联规则算法
关联规则算法是一种机器学习算法，可以用来分析大规模数据集并寻找有价值的知识。
在商业领域，关联规则算法被广泛应用于营销、零售以及金融分析等领域的决策过程中，能够大大提升企业的盈利能力，深受企业家的喜爱。
关联规则算法是一种用来处理交易数据的算法，其主要目标是根据历史交易数据找出隐含在其中的潜在关系。
比如，一家超市可以根据历史购物记录发现，牛奶和坚果类食品的销量深受节假日气氛的影响。
已经了解这种关联后，超市可以利用这一信息，灵活调整促销手段，提高牛奶和坚果类食品的销量。
关联规则算法的基本原则就是最大化「关联置信度」，能够有效识别用户的消费行为，挖掘用户的消费规律，并给出有效的推荐。
关联规则算法的特点是，它可以自动从数据库中生成关联规则，挖掘出数据库中隐藏的丰富潜在联系。
关联规则算法的一般过程分为三步：首先，收集数据，把不同项目相关的事实聚集在一起，以创建一个数据库；其次，根据关联规则技术，从数据库中解析出可能存在的潜在关系；最后，利用这些发现的潜在关系，推断出更多复杂的关系，以期能够指导企业的决策。
关联规则算法的优势在于：它能够以易于理解的方式，揭示隐藏在数据库中的潜在有价值的信息；同时，关联规则算法也可以帮助企业分析分析大批量数据，以期发现潜在的有价值洞见，从而提升整体的决策水平。
总之，关联规则算法是一种高效的数据分析方法，从大规模的历史数据中发现潜在的有价值的信息，能够有效提高企业的决策水平，是了解数据背后的信息，推动企业发展的重要工具。
关联规则算法过程
关联规则算法过程关联规则算法，又称为关联分析算法，是一种数据挖掘算法，用于发现数据集中项目之间的关联关系。
这些关联关系可以用于预测未来事件，或者用于制定更好的商业策略。
一、算法介绍关联规则算法的目的是发现数据集中项目之间的关系，这种关系可以用频繁项集来表示。
频繁项集是一个包含频繁项的项集，频繁项是在数据集中出现频率较高的项。
关联规则算法的基本思想是：在数据集中找出频繁项集，然后从频繁项集中生成关联规则。
关联规则是由一个前项和一个后项组成，前项和后项都是频繁项集。
关联规则的意义是：如果一个事物包含前项，则它也很可能包含后项。
关联规则可以用以下形式表示：前项→ 后项。
二、算法流程关联规则算法的流程如下：1. 扫描数据集，计算每个项的出现频率。
2. 选取阈值min_sup，过滤掉出现频率低于min_sup的项。
3. 构造长度为2的候选集，并扫描数据集，计算每个候选集的出现频率。
4. 选取阈值min_sup，过滤掉出现频率低于min_sup的候选集。
5. 根据长度为2的频繁项集，构造长度为3的候选集，并扫描数据集，计算每个候选集的出现频率。
6. 选取阈值min_sup，过滤掉出现频率低于min_sup的候选集。
7. 根据长度为3的频繁项集，构造长度为4的候选集，并扫描数据集，计算每个候选集的出现频率。
8. 重复上述步骤，直到不能生成更长的候选集为止。
9. 根据频繁项集生成关联规则。
10. 用关联规则进行预测或制定商业策略。
三、算法优化关联规则算法的时间复杂度很高，因为它需要在数据集中生成大量的候选集。
为了提高算法的效率，可以采用以下优化方法：1. 压缩数据集：对于出现频率较低的项，可以将它们从数据集中删除，从而减少候选集的数量。
2. 停止生长：当生成的候选集中有一个子集不是频繁项集时，就可以停止生成更长的候选集了。
3. 剪枝：当一个候选集的所有子集都是频繁项集时，它自己也是频繁项集，可以将它加入频繁项集中。
机器学习技术中的关联规则算法介绍
机器学习技术中的关联规则算法介绍机器学习算法涵盖了广泛的技术和方法，其中关联规则算法是一种常用的数据挖掘技术。
关联规则算法用于发现数据集中项之间的关联关系，帮助我们理解数据中的模式和规律。
本文将介绍关联规则算法的基本原理、应用领域以及常用的相关概念。
一、关联规则算法的基本原理关联规则算法基于项集的概念，项集是指在一个事物集合中出现的所有项的集合。
关联规则算法主要包括两个阶段：频繁项集的挖掘和关联规则的生成。
1. 频繁项集挖掘：首先，算法通过扫描数据集来计算项的支持度，即项集在数据集中出现的频率。
然后，根据支持度设置一个阈值，只有支持度超过这个阈值的项集才被认为是频繁项集。
2. 关联规则生成：在频繁项集的基础上，通过计算置信度来生成关联规则。
置信度是指在满足前提条件（即规则左侧项集）的情况下，后续项出现的概率。
通过设置置信度阈值，只有满足这个阈值的关联规则才会被保留。
二、关联规则算法的应用领域关联规则算法在许多领域都有广泛的应用，以下是几个常见的应用领域：1. 超市交易数据分析：关联规则算法可以用来挖掘超市交易数据中的购买模式和关联商品。
例如，通过发现购买了尿布的顾客还会购买啤酒的规律，超市可以进行更有针对性的促销活动。
2. 网络推荐系统：关联规则算法可以用于推荐系统中的个性化推荐。
通过分析用户的点击和购买记录，系统可以发现用户之间的关联规律，从而给用户推荐更相关的商品或信息。
3. 生物信息学：关联规则算法可以帮助研究者发现生物序列之间的关联规律，如基因序列和蛋白质序列之间的关联。
这对于了解生物系统的功能和相互作用非常重要。
三、常用的相关概念在关联规则算法中，有一些常用的相关概念需要了解：1. 支持度（Support）：指项集在数据集中出现的频率，可以用来衡量项集的重要程度。
2. 置信度（Confidence）：指在满足前提条件的情况下，后续项出现的概率。
可以用来衡量关联规则的可信程度。
3. 提升度（Lift）：指规则中后续项的出现是否依赖于前提条件的程度。
5关联规则及相关算法讲解
㈡ 实例说明
4. 用一个简单的例子说明算法原理。
㈢ CARMA 算法描述
5. 用自然语言描述算法的实现过程。
已有的一些关联规则挖掘算法在运行之前要 求用户输入最小置信度和最小支持度。而对用户 来讲，确定合适的最小置信度和最小支持度比较 困难，需要运行算法多次判断最小置信度和最小 支持度是否过高或过低。 Christian Hidber 1999年提出了在线挖掘关联 规则的算法 CARMA (Continuous Association Rule Mining Algorithm) ，此算法在运行过程中给用户 以反馈，用户可根据反馈信息随时调整最小支持 度，如果用户对输出结果已感到满意，可随时终 止算法的运行。
先找到频繁1-项集集合L1,然后用L1找到频繁2-项集集 合L2，接着用L2找L3，直到找不到频繁k-项集，找每个 Lk需要一次数据库扫描。
以表5-1为例 min_sup=0.22
频繁1-项集为
L1={{牛奶}，{果冻}，{啤酒}，{面包}，{花生酱}}
频繁2-项集为
L2={{牛奶,果冻},{牛奶,啤酒},{牛奶,花生酱},{果冻, 啤 酒},{果冻, 面包},{果冻, 花生酱}}
设置 “Apriori 节点” 选项 (采用默认值)。
要产生关联规则，单击工具栏上的绿色箭头 执行流，或单击节点“执行”按钮，可产生 “Apriori 模型”。
设置 “Carma 节点” 选项 单击节点“执 行”按钮，可产生 “Carma 模型”
6. 浏览模型 执行 “ Apriori 节点” 时，生成的 “ Apriori 模型” 将被添加到窗口右上角的“模型”选项卡中。 右键单击此图标，然后从菜单中选择浏览。
关联规则挖掘及相关算法的介绍
关联规则挖掘及相关算法的介绍关联规则挖掘是数据挖掘中的一项重要任务，它的目标是发现数据集中的项集之间的频繁关联关系。
通过挖掘关联规则，我们可以获取数据中的隐藏信息，从而帮助企业做出更加明智的决策。
本文将介绍关联规则挖掘的基本概念、算法原理以及常用的挖掘算法。
首先，我们来了解一下关联规则挖掘的基本概念。
关联规则是指一个前项和一个后项之间的关联关系，通常用IF前项，则后项的形式表示。
例如，"如果顾客购买了咖啡，则很有可能会购买牛奶"。
其中，“顾客购买了咖啡”是前项，"购买牛奶"是后项。
关联规则通常会带有一个置信度度量，表示被数据支持的程度。
置信度越高，关联规则越可靠。
关联规则挖掘的核心问题是如何发现频繁项集。
频繁项集是指在数据集中经常出现的项集。
如果一个项集的支持度（出现的频率）超过事先设定的阈值，则认为它是频繁项集。
通过挖掘频繁项集，我们可以进一步发现这些项集之间的关联规则。
现在，我们来介绍一些常用的关联规则挖掘算法。
1. Apriori 算法：Apriori 算法是关联规则挖掘中最经典的算法之一、它通过迭代的方式生成候选项集，并利用频繁项集的性质进行剪枝，最终得到频繁项集。
Apriori 算法的核心思想是利用先验原理，即如果一个项集是频繁的，那么它的所有子集也必须是频繁的。
Apriori 算法的时间复杂度较高，随着项集的增长而呈指数增长。
2. FP-growth 算法：FP-growth 算法是一种基于树结构的关联规则挖掘算法。
它通过构建一个称为 FP 树的树结构来挖掘频繁项集。
FP-growth 算法首先通过扫描数据集构建 FP 树，然后通过递归树来发现频繁项集。
相比于 Apriori算法，FP-growth 算法不需要生成候选项集，因此更加高效。
3. Eclat 算法：Eclat 算法是一种基于垂直数据格式的关联规则挖掘算法。
垂直数据格式将事务数据转化为项集-事务矩阵的形式，在这个矩阵中，每一列表示一个项，每一行表示一条事务。
关联规则的算法原理及应用
关联规则的算法原理及应用1. 简介关联规则是数据挖掘中的一种常用技术，用于发现数据集中的项之间的关联关系。
关联规则可以被应用于各种领域，如市场营销、推荐系统等。
本文将介绍关联规则的算法原理及其应用。
2. 算法原理关联规则的基本原理是基于频繁项集和支持度、置信度的计算。
下面将介绍关联规则算法的几个关键步骤。
2.1 数据预处理在关联规则算法中，首先需要对原始数据进行预处理，包括数据清洗、数据集编码等操作。
数据清洗是为了剔除异常值、重复数据等，数据集编码是将原始数据转换为可以处理的格式，例如使用二进制编码。
2.2 频繁项集的生成频繁项集是指在数据集中经常同时出现的项的集合。
通过扫描数据集和计算支持度，可以生成频繁项集。
支持度是指某个项集在数据集中出现的频率，可以用于衡量关联规则的重要性。
常用的算法有Apriori算法和FP-growth算法。
2.3 关联规则的生成在生成频繁项集后，可以基于频繁项集计算关联规则。
关联规则是由一个前项和一个后项组成的，通过计算置信度来衡量前项和后项之间的关联程度。
置信度是指在前项出现的情况下，后项出现的概率。
可以通过对频繁项集应用置信度的阈值来筛选关联规则。
2.4 关联规则评估生成关联规则后，需要对其进行评估，衡量规则的质量和可信度。
常用的评估指标有支持度、置信度、提升度等。
支持度和置信度已在前面进行了介绍，提升度是指通过规则得到的后项的出现概率与其本身出现概率之比，用于衡量规则的优劣。
3. 应用场景关联规则可以应用于多个领域，下面将介绍几个常见的应用场景。
3.1 市场营销在市场营销中，通过挖掘消费者的购买行为，可以发现不同商品之间的关联规则。
例如，通过分析购物篮中的商品，可以发现经常一起购买的商品组合，然后可以通过促销活动将它们放在一起销售，提高销售额和利润。
3.2 推荐系统关联规则可以应用于推荐系统中，根据用户的历史购买记录，可以找到用户购买行为中的关联规则，然后根据这些规则进行个性化推荐。
关联规则算法
关联规则算法关联规则算法是一种数据挖掘算法，它可以从大量数据中发掘出有差异性的关联规则，它是基于统计学假设并且可以获得规律性关联规则，可以指导实际应用。
关联规则算法的基本思想是从大量数据中找出有用的信息，并使用这些信息判断出可能存在的规律性规则，从而实现某一特定应用的目标。
关联规则算法主要有两个步骤：频繁集发现和关联规则挖掘。
首先，频繁项集发现是基于：在一个数据库中，存在某些频繁项集，这些频繁项集中有一些项目是同时发生的；频繁项集发现算法可以帮助我们发现这些有差异性的频繁项集。
其次，在进行频繁项集发现之后，关联规则挖掘会从多个频繁项集中挖掘出有用的信息，根据这些信息可以得出一些规律性的关联规则，从而可以指导实际应用。
关联规则算法有一些变体，其中有最经典的Apriori算法和FP-growth算法，这两种算法是关联规则算法的基石，其差异性体现在对于数据的处理上。
Apriori算法是一种基于穷举搜索的算法，它的工作流程分成三个步骤：频繁项集发现、关联规则挖掘和规则评估；频繁项集的发现和关联规则挖掘是Apriori算法的两个主要步骤。
FP-growth算法是一种基于树结构的算法，它的工作流程也分成三个步骤：建树、挖掘和计数；建树是FP-growth算法的主要步骤，它利用一种叫做FP树的树结构来存储频繁项集。
关联规则算法不仅用于数据挖掘，而且也用于生产过程、营销决策等许多方面，它的应用有着广泛的前景。
以数据挖掘为例，关联规则算法可以从海量数据中挖掘出有差异性的关联规则，对于变量之间的关系有更深刻的认识，可以更有针对性地进行分析。
关联规则算法有着诸多优点，如：可以有效地发现有关频繁项集的关联；可以有效地发现有关关联规则的关联；可以有效地进行大规模的数据挖掘；可以有效地解决复杂的数据挖掘问题。
关联规则算法在数据挖掘中有着重要的应用，但它都有一定的局限性，比如，它不能有效地挖掘出非常复杂的关联规则，不能有效的处理时间序列数据，以及不能处理非常庞大的数据集，这些都是它的局限性。
数据挖掘中的关联规则算法教程
数据挖掘中的关联规则算法教程在数据挖掘领域中，关联规则算法是一种常用的数据挖掘方法，用于发现数据集中项与项之间的关联关系。
这些关联关系可以帮助我们理解数据集中的模式和规律，对商业决策、市场营销、产品推荐等方面都有着重要的应用价值。
本文将介绍关联规则算法的基本概念、工作原理以及常见的算法实现。
一、关联规则算法的基本概念1. 关联规则关联规则是指数据集中的一种规则表达形式，它使用“X→Y”表示，其中X和Y是数据集中的项集。
X和Y分别称为关联规则的前项和后项。
关联规则的意义在于，如果一个交易中同时出现了X中的项集，那么很可能也会出现Y中的项集。
2. 支持度和置信度关联规则的挖掘过程需要利用两个重要的指标，即支持度和置信度。
支持度（support）是指在所有的交易记录中，同时包含X和Y的比例。
它可以用来衡量关联规则的普遍程度，支持度越高表示关系越强。
置信度（confidence）是指在包含X的交易中，也同时包含Y的比例。
它可以用来衡量关联规则的可靠性，置信度越高表示规则越可信。
3. 频繁项集和关联规则挖掘在关联规则挖掘过程中，首先需要找出频繁项集，即在数据集中经常出现的项集。
然后，基于频繁项集，通过计算支持度和置信度，生成关联规则。
二、关联规则算法的工作原理常见的关联规则算法有Apriori算法和FP-growth算法。
下面将介绍这两种算法的基本原理。
1. Apriori算法Apriori算法是一种基于候选项集的生成和剪枝的关联规则挖掘算法。
首先，Apriori算法通过扫描数据集，统计每个项的支持度，生成频繁1项集（即单个项的集合）。
然后，通过将频繁1项集组合生成候选2项集，再次扫描数据集，计算候选2项集的支持度，并筛选出频繁2项集。
接下来，Apriori算法重复以上步骤，逐渐增加项集的长度，生成更高阶的频繁项集，直到不再生成新的频繁项集。
最后，基于频繁项集，计算关联规则的置信度，筛选出满足设定阈值的关联规则。
关联规则与关联分析讲解
关联规则与关联分析讲解1.概念关联规则是一种用于描述数据集中数据项之间关联关系的规则。
每一条关联规则包含两个部分：前提（即前置条件或左手边）和结论（即后件或右手边）。
例如，一条关联规则可以表示为：“如果顾客购买牛奶和面包，那么他们很可能也购买黄油。
”其中，“顾客购买牛奶和面包”是前提，而“他们很可能也购买黄油”是结论。
关联分析是通过寻找关联规则来进行的。
它基于经验数据，通过计算每一个规则的支持度和置信度，来确定该规则是否为有效关联规则。
2.关联规则挖掘的步骤关联规则挖掘一般包括以下几个步骤：（1）数据预处理：对原始数据进行清洗与去噪，处理缺失值和异常值等。
（2）候选项集生成：生成频繁项集作为候选项集。
（3）计算支持度：计算每个候选项集的支持度，即该项集出现的次数与总事务数之比。
（4）剪枝操作：根据最小支持度阈值对候选项集进行剪枝，去除不满足支持度限制的项集。
（5）计算置信度：计算每个频繁项集对应的关联规则的置信度，即该规则的支持度除以前提项集的支持度。
（6）规则评价：通过支持度和置信度来评价关联规则的优劣。
（7）关联规则选择：根据给定的评价标准，选择满足要求的关联规则。
3.应用场景关联分析广泛应用于市场营销、产品推荐、购物篮分析、网络传播等领域。
下面以购物篮分析为例进行说明。
在零售业，分析顾客购买行为对于提高销售非常重要。
通过关联分析，可以发现一些潜在的购买规律，例如“当顾客购买尿不湿时，他们很可能会购买婴儿食品”。
基于这个发现，商家可以将这两种商品在附近放置，提高顾客购买的可能性。
此外，关联规则还可以用于制定定制化的产品推荐策略。
例如，在电商平台上，通过分析用户购买历史和行为数据，可以发现用户经常同时购买的商品，并根据这些发现推荐相关产品给用户，提高用户满意度和销售额。
4.关联规则挖掘的算法关联规则挖掘有多种算法可供选择，其中最常用的是Apriori算法和FP-growth算法。
Apriori算法是一种基于频繁项集的关联规则挖掘算法。
第五章关联规则方法讲解
第五章关联规则方法讲解关联规则是数据挖掘中一种重要的模式挖掘方法，主要用于发现数据集中的频繁项集和关联规则。
在这篇文章中，我们将详细讲解关联规则方法的原理、应用和优化方法。
一、关联规则的原理关联规则是建立在频繁项集的基础上的，频繁项集是指在事务数据库中，经常一起出现的项的集合。
关联规则可以用来描述这些项之间的关系，通过分析这些关联规则，可以发现数据集中隐藏的关联性或规律。
关联规则的形式为“A->B”，表示项集A与项集B之间存在关系。
其中，A和B都是频繁项集。
关联规则的强度可以通过支持度和置信度来度量。
支持度表示项集出现的频率，置信度表示在A出现的情况下，B出现的概率。
二、关联规则方法的应用关联规则方法在各个领域都有广泛的应用，例如市场篮子分析、推荐系统、网络流量分析等。
在市场篮子分析中，关联规则可以用来发现商品之间的关联性，从而了解顾客的购买行为。
通过分析顾客购买的频繁项集，可以对商品进行组合销售、促销活动等。
在推荐系统中，关联规则可以用来为用户生成个性化的推荐结果。
通过分析用户的购买历史或点击行为，可以发现用户之间的共同兴趣或偏好，从而为用户推荐相似的商品或内容。
在网络流量分析中，关联规则可以用来发现网络攻击或异常行为。
通过分析网络流量中的频繁项集，可以发现不正常的网络行为模式，从而进行安全预警和防护。
三、关联规则方法的优化在实际应用中，由于数据量的庞大和计算的复杂性，关联规则方法也存在一些问题和挑战。
首先，频繁项集的生成是关联规则方法的关键步骤之一、传统的关联规则方法采用暴力的方式，由于计算复杂度的原因，往往只适用于小规模数据集。
针对这个问题，研究者提出了一些优化算法，如Apriori算法、FP-growth算法等，可以高效地生成频繁项集。
其次，关联规则方法存在大量的冗余规则。
传统的关联规则方法会生成大量的关联规则，其中很多规则是冗余的或不具有实际意义的。
为了从大量的关联规则中找出有效的规则，研究者提出了一些剪枝策略和评估方法，如基于兴趣度的剪枝、基于信息增益的评估等。
关联规则计算
关联规则计算关联规则计算是一种常用的数据挖掘技术，它可以发现数据中的关联关系并进行预测和推理。
在这篇文章中，我们将介绍关联规则计算的原理、应用和计算方法。
一、关联规则计算的原理关联规则计算是基于频繁项集的发现和分析。
频繁项集是指在数据集中经常同时出现的一组项的集合。
关联规则则是指一个项集的子集与另一个项集的子集之间的关系。
关联规则的形式可以用“A->B”表示，其中A和B是项集。
关联规则计算的目标是找到频繁项集和关联规则，以便发现数据中的潜在模式和关系。
在计算过程中，我们需要计算频繁项集的支持度和置信度。
支持度是指某个项集在数据集中出现的频率，而置信度是指某个关联规则在数据集中成立的概率。
关联规则计算在市场篮子分析、网络推荐系统、医疗诊断和客户关系管理等领域有广泛的应用。
在市场篮子分析中，关联规则计算可以帮助商家发现商品之间的关联关系，进而进行商品搭配和促销策略的制定。
例如，通过分析购物篮中同时出现的商品，可以发现顾客购买牛奶的同时也购买面包的概率较高，商家可以将它们放在一起销售。
在网络推荐系统中，关联规则计算可以根据用户的历史行为和偏好，推荐他们可能感兴趣的其他产品或服务。
例如，通过分析用户购买商品的模式，可以推荐给他们与之相关的商品，提高用户的购物体验和满意度。
在医疗诊断中，关联规则计算可以帮助医生发现疾病之间的关联关系，辅助医疗决策和诊断。
例如，通过分析大量的病例数据，可以发现某种疾病与特定基因的突变之间的关系，为疾病的早期诊断和治疗提供指导。
在客户关系管理中，关联规则计算可以帮助企业挖掘潜在客户和发现客户的购买模式，从而制定个性化的营销策略。
例如，通过分析客户的购买历史和偏好，可以发现某个客户购买某个产品的概率较高，企业可以通过推荐该产品来增加销售额。
三、关联规则计算的方法关联规则计算的方法主要有Apriori算法、FP-growth算法和Eclat 算法等。
Apriori算法是一种经典的关联规则计算算法，它通过迭代的方式来发现频繁项集和关联规则。
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频繁3-项集为
L3={{牛奶,果冻,啤酒},{牛奶,果冻,花生酱}}
2. 由频繁项集产生关联规则 由上一步得到的频繁项集集合 L2 和 L3 中的 每一个频繁项集 l 都可以产生关联规则。
以下用 L3 中频繁项集 l = {I1, I2, I5} 进行说明。 L2 和 L3 中的其它频繁项集的关联规则同理可得。
置信度c是包含X Y 的事务数与包含X的事务数的比值
confidence ( X Y ) P(Y | X )
频繁项集
用户预先定义最小支持度阈值（min_sup）和最 小置信度阈值（min_conf）。 如果某个项集的支持度大于等于设定的最小支持 度阈值min_sup，称这个项集为“频繁项集” （也称为“大项集”，LargeItemsets），所有 的“频繁k-项集”组成的集合通常记作Lk。
关联可分为简单关联、时序关联、因果关联。关联 分析的目的是找出数据库中隐藏的关联，并以规则 的形式表达出来，这就是关联规则。
基本概念
一个样本称为一个“事务” 每个事务由多个属性来确定，这里的属性我们称为“项” 多个项组成的集合称为“项集”
k-项集
由k个项构成的集合
{牛奶}、{啤酒}都是1-项集； {牛奶，果冻}是2-项集； {啤酒，面包，牛奶}是3-项集。
l＝{ I1, I2, I5 }的所有的非空子集为：
{I1, I2}，{I1, I5}，{I2, I5}，{I1}，{I2} 和 {I5}
对于 l 的每个非空子集 s，计算 s ⇒ l-s 的 置信度并输出规则：
I1∧I2 ⇒ I5，confidence = 2/4 = 50% I1∧I5 ⇒ I2，confidence = 2/2 = 100% I2∧I5 ⇒ I1，confidence = 2/2 = 100% I1 ⇒ I2∧I5，confidence = 2/6 = 33% I2 ⇒ I1∧I5，confidence = 2/7 = 29%
关联规则及相关算法
主要内容
关联规则概述 Apriori算法 CARMA算法 序列模式
关联规则概述
数据关联是数据库中存在的一类重要的可被发现的 知识。若两个或多个变量的取值之间存在某种规律 性，就称为关联。 关联规则挖掘的一个典型例子是购物篮分析。
啤酒与尿布的故事
啤酒与尿布的故事
Apriori：频繁项集的非单调性 AprioriTid： AprioriHybrid
深度优先算法
FP-growth Eclat H-Mine
Apriori算法 (1)
Apriori算法是挖掘布尔关联规则频繁项集的算法 Apriori算法利用频繁项集性质的先验知识（prior knowledge），通过逐层搜索的迭代方法，即将 k-项集用于探察(k+1)-项集，来穷尽数据集中的所 有频繁项集。
每个事务其实就是一个项集
关联规则的表示
X Y
s, c
X和Y是项集 X称为规则前项（或者前件，antecedent） Y称为规则后项（或者后件，consequent）
支持度s是数据库中包含 X Y 的事务占全部事务的百分比
support( X Y ) P( X Y )
关联规则挖掘过程主要包含两个阶段
第一阶段先从数据集中找出所有的频繁项集，它们的支 持度均大于等于最小支持度阈值min_sup 第二阶段由这些频繁项集产生关联规则，计算它们的置 信度，然后保留那些置信度大于等于最小置信度阈值 min_conf的关联规则。
关联规则挖掘算法
广度优先算法
啤酒与尿布的故事
一个意外的发现是：跟尿布一起购买最多的商品 竟是啤酒！ 经过大量实际调查和分析，揭示了一个隐藏在“ 尿布与啤酒”背后的美国人的一种行为模式：
在美国，一些年轻的父亲下班后经常要到超市去买婴 儿尿布，而他们中有30%～40%的人同时也为自己买 一些啤酒。产生这一现象的原因是：美国的太太们常 叮嘱她们的丈夫下班后为小孩买尿布，而丈夫们在买 尿布后又随手带回了他们喜欢的啤酒。
在一家超市里，有一个有趣的现象：尿布和啤酒 赫然摆在一起出售。但是这个奇怪的举措却使尿 布和啤酒的销量双双增加了。
这不是一个笑话，而是发生在美国沃尔玛连锁店 超市的真实案例，并一直为商家所津津乐道。
啤酒与尿布的故事
沃尔玛拥有世界上最大的数据仓库系统，为了能 够准确了解顾客在其门店的购买习惯，沃尔玛对 其顾客的购物行为进行购物篮分析，想知道顾客 经常一起购买的商品有哪些。沃尔玛数据仓库里 集中了其各门店的详细原始交易数据。 在这些原始交易数据的基础上，沃尔玛利用数据 挖掘方法对这些数据进行分析和挖掘。
先找到频繁1-项集集合L1,然后用L1找到频繁2-项集集 合L2，接着用L2找L3，直到找不到频繁k-项集，找每个 Lk需要一次数据库扫描。
以表5-1为例 min_sup=0.22
频繁1-项集为
L1={{牛奶}，{果冻}，{啤酒}，{面包}，{花生酱}}
频繁2-项集为
L2={{牛奶,果冻},{牛奶,啤酒},{牛奶,花生酱},{果冻, 啤 酒},{果冻, 面包},{果冻, 花生酱}}
I5 ⇒ I1∧I2，confidence = 2/2 = 00%
如果最小置信度阈值为70%，则只有2、3 和 最后一个规则可以输出，因为只有这些是强的。
在Clementine中应用Apriori算法
应用Apriori节点来对某超市的客户采购数据集进 行购物篮分析。该数据集包含有21个属性（这些 属性包括：COD、pasta、milk、water、 biscuits、coffee、brioches、yoghurt、frozen vegetables、tunny、beer、tomato、souce、 coke、rice、juices、crackers、oil、frozen fish、ice cream、mozzarella、tinned meat。 其中“COD”是记录编号，其它20个属性代表20 种商品），共46243个记录。每个属性代表某种 商品，其取值为“0”或者“1”，“0”表示没有购 买该商品，“1”表示购买了该商品。