先验算法

✍ dations ◷ 2025-11-26 16:35:42 #算法,数据挖掘

在计算机科学以及数据挖掘领域中, 先验算法(Apriori Algorithm)是关联规则学习的经典算法之一。先验算法的设计目的是为了处理包含交易信息内容的数据库(例如,顾客购买的商品清单,或者网页常访清单。)而其他的算法则是设计用来寻找无交易信息(如Winepi算法和Minepi算法)或无时间标记(如DNA测序)的数据之间的联系规则。

在关联式规则中,一般对于给定的项目集合(例如,零售交易集合,每个集合都列出的单个商品的购买信息),算法通常尝试在项目集合中找出至少有C个相同的子集。先验算法采用自底向上的处理方法,即频繁子集每次只扩展一个对象(该步骤被称为候选集产生),并且候选集由数据进行检验。当不再产生符合条件的扩展对象时,算法终止。

先验算法采用广度优先搜索算法进行搜索并采用树结构来对候选项目集进行高效计数。它通过长度为 k 1 {\displaystyle k-1} 的候选项目集来产生长度为 k {\displaystyle k} 的候选项目集,然后从中删除包含不常见子模式的候选项。根据向下封闭性引理,该候选项目集包含所有长度为 k {\displaystyle k} 的频繁项目集。之后,就可以通过扫描交易数据库来决定候选项目集中的频繁项目集。

虽然先验算法具有显著的历史地位,但是其中的一些低效与权衡弊端也进而引致了许多其他的算法的产生。候选集产生过程生成了大量的子集(先验算法在每次对数据库进行扫描之前总是尝试加载尽可能多的候选集)。并且自底而上的子集浏览过程(本质上为宽度优先的子集格遍历)也直到遍历完所有 2 | S | 1 {\displaystyle 2^{|S|}-1} 个可能的子集之后才寻找任意最大子集S。

一个大型超级市场根据最小存货单位(SKU)来追踪每件物品的销售数据。从而也可以得知哪些物品通常被同时购买。通过采用先验算法来从这些销售数据中创建频繁购买商品组合的清单是一个效率适中的方法。假设交易数据库包含以下子集{1,2,3,4},{1,2},{2,3,4},{2,3},{1,2,4},{3,4},{2,4}。每个标号表示一种商品,如“黄油”或“面包”。先验算法首先要分别计算单个商品的购买频率。下表解释了先验算法得出的单个商品购买频率。

然后我们可以定义一个最少购买次数来定义所谓的“频繁”。在这个例子中,我们定义最少的购买次数为3。因此,所有的购买都为频繁购买。接下来,就要生成频繁购买商品的组合及购买频率。先验算法通过修改树结构中的所有可能子集来进行这一步骤。然后我们仅重新选择频繁购买的商品组合:

并且生成一个包含3件商品的频繁组合列表(通过将频繁购买商品组合与频繁购买的单件商品联系起来得出)。在上述例子中,不存在包含3件商品组合的频繁组合。最常见的3件商品组合为{1,2,4}和{2,3,4},但是他们的购买次数为2,低于我们设定的最低购买次数。

因此Apriori算法中的一些低效与权衡弊端也进而引致了许多其他的算法的产生,例如FP-growth算法。候选集产生过程生成了大量的子集(先验算法在每次对数据库进行扫描之前总是尝试加载尽可能多的候选集)。并且自底而上的子集浏览过程(本质上为宽度优先的子集格遍历)也直到遍历完所有 2 | S | 1 {\displaystyle 2^{|S|}-1} 个可能的子集之后才寻找任意最大子集S。

相关

  • SCWR超临界水反应堆(英语:Supercritical water reactor,缩写:SCWR)是一种第四代反应堆设计,使用超临界水作为工作流体。超临界水反应堆也是一种轻水反应堆(LWR),但是工作流体运作于较高的
  • 热岛效应热岛效应是一个自1960年代开始,在世界各地大城市所发现的一个地区性气候现象。具体来说,无论从早上到日落以后,城市的气温都比周边地区来得高,并容易产生雾气。这个现象的发现,是
  • 中国农业科技史年表
  • 伽玛射线暴伽玛射线暴(Gamma Ray Burst,缩写GRB),又称伽玛暴,是来自天空中某一方向的伽玛射线强度在短时间内突然增强,随后又迅速减弱的现象,持续时间在0.01-1000秒,辐射主要集中在0.1-100 MeV
  • 犬牙南极鱼犬牙南极鱼属(Dissostichus)是南极鱼科下的一个属,其下生物体长可达2米,重达200千克,可食用。该属共有两个种:这两个种常被当做鳕鱼来售卖,1977年一名叫做李·兰茨(Lee Lantz)的鱼商
  • 查普曼大学查普曼大学(Chapman University)是位于美国加利福尼亚州橙市的一所私立大学,创立于1861年,称“Hesperian College”,同年3月4日开始上课。 1934年改名查普曼学院,其名是为了纪念当
  • E·H·摩尔埃利亚基姆·黑斯廷斯·摩尔(英语:Eliakim Hastings Moore,/ɪˈlaɪəkɪm/;1862年1月26日-1932年12月30日)是美国数学家。
  • 陈鹡陈鹡(16世纪-17世纪),字世敬,绍兴府山阴县人,明朝政治人物。陈鹡是万历十年(1582年)的举人,十七年(1589年)成进士,为父母服丧后获授刑部主事;历迁员外郎、郎中,外任南昌知府,再转为江西按察
  • 莎拉·张莎拉·张(Sarah Chang,장영주(张永宙),1980年12月10日-),为韩裔美籍的小提琴演奏家。莎拉·张生于宾夕法尼亚州费城的韩裔家庭。她在三岁的时候向父母要了第一把小提琴,并在七岁的时
  • 拉戈阿 (阿尔加维)拉戈阿(Lagoa)是葡萄牙的一座城市。位于法罗区。有人口6,100人。全市面积有88.50平方公里。市长是社会民主党的爱德华多·若泽·伊纳西奥·马尔克斯。