Apriori、FP-Tree 關聯規則演算法學習
阿新 • • 發佈：2019-01-22
Apriori演算法
性質
頻繁項集的所有非空子集必須是頻繁項集。
支援度
項集A、B同時發生的概率稱為關聯規則的支援度，也稱相對支援度。
置信度
項集A發生，則項集B發生的概率稱為關聯規則的置信度。
演算法過程
該演算法根據最小支援度找出最大k項頻繁集，再根據最小置信度，在頻繁集中產生關聯規則。
找出最大k項頻繁集
- 掃描所有事務，事務中的每一項都是候選1項集C1的成員，計算每一項的支援度；
- 對候選1項集C1中各項集的支援度與預先設定的最小支援度閾值進行比較，保留大於或等於該閾值的項，得到1項頻繁集L1；
- 掃描所有事務，L1與L1連線得到候選2項集C2，計算每一項的支援度。由於C2的每個子集（L1）都是頻繁集，因此沒有項集從C2中剔除；
- 將C2中各項集的支援度與預先設定的最小支援度閾值進行比較，保留大於或等於該閾值的項，得到2項頻繁集L2；
- 掃描所有事務，L2與L1連線得到候選3項集C3，計算每一項的支援度。根據頻繁集性質對C3進行剪枝，剔除C3的子集中含有不包含在頻繁集L2中的項集；
- 將C3中各項集的支援度與預先設定的最小支援度閾值進行比較，保留大於或等於該閾值的項，得到3項頻繁集L3；
- 重複上述連線和剪枝步驟，直到找到最大k項頻繁集。
由頻繁集產生關聯規則
- 根據上述的置信度公式，對所得到的k項頻繁集計算置信度；
- 將k項頻繁集中各項集的置信度與預先設定的最小置信度閾值進行比較，保留大於或等於該閾值的項，得到強關聯規則。
FP Tree演算法
建立項頭表
首先根據上述Apriori演算法找出1項頻繁集L1，並將L1放入項頭表中，按支援度降序排列。然後掃描資料，剔除原始資料中的非頻繁1項集，按支援度降序排列。
建立FP樹
在建立FP樹時，需要依次讀入排序後的資料集。插入FP樹時，排序靠前的節點為祖先節點，靠後的為子孫節點。若有共同的祖先，則在對應的共同祖先節點處計數加1。如果有新節點出現，則項頭表對應的節點會通過節點連結串列連結到新節點上。直到所有的資料都插入到FP樹中，完成FP樹的建立。
FP Tree的挖掘
在得到FP樹、節點連結串列和項頭表後，需要從項頭表的底部項依次向上挖掘，找到項頭表中每一項的條件模式基。
條件模式基
以要挖掘的節點（假設為節點A）作為葉子節點所對應的FP子樹，將該子樹中的祖先節點的計數設定為葉子節點的計數，並刪除計數低於支援度的節點。剩餘的祖先節點則構成要節點A的條件模式基。條件模式基中任一祖先節點與節點A構成一個2項頻繁集，再根據所得到的2項頻繁集和條件模式基，得到3項頻繁集，直到不能遞迴挖掘為止。
參考文獻
Python資料分析與資料探勘