基于Top-k的高效用模式挖掘算法

通过用户设定阈值获取高效用模式的算法效率较低且挖掘结果不一定满足用户需求。针对这一问题,基于EFIM算法提出一种高效用Top-k模式挖掘算法。由用户指定高效用模式个数来代替人为阈值设定。采用基于扩展效用和剩余效用的双重剪枝策略,有效控制模式的增长。在数据库投影过程中,应用事务排序及合并策略减少运行时间和内存消耗。实验结果表明,该算法在运行时间和内存消耗上具有较大优势,尤其适用于密集型数据集的高效用模式挖掘。     

基于MapReduce的Top-k高效用模式挖掘算法

摘 要: 高效用模式挖掘被广泛应用于数据挖掘领域。为了挖掘指定数量的高效用模式,一些基于树结构和效用表结构的top-k高效用挖掘算法被提出,但前者在挖掘过程中产生了大量候选模式,后者在效用模式增长时需要进行多次比较。同时,由于在信息社会,数据量呈爆炸性增长。因此,在数据集过大的情况下,挖掘高效用模式需以大量存储空间以及计算开销为代价。为了解决这两个问题,基于MapReduce的top-k高效用模式挖掘算法（TKHUP_MaR）被提出。该算法通过两次扫描数据库,利用三次MapReduce来实现并行top-k高效用模式的挖掘。通过实验表明TKHUP_MaR 算法在并行挖掘top-k高效用模式的过程中是有效的。     

动态数据库中增量Top-k高效用模式挖掘算法

高效用模式的挖掘需要设定一个合适的阈值,而阈值设定对用户来说并非易事,阈值过小导致产生大量低效用模式,阈值过大可能导致无高效用模式生成。因而Top-k高效用模式挖掘方法被提出,k指效用值前k大的模式。并且大量的高效用挖掘研究仅针对静态数据库,但在实际应用中常常会遇到新事务的加入的情况。针对以上问题,提出了增量的Top-k高效用挖掘算法TOPK-HUP-INS。算法通过四个有效的策略,在增量数据的情况下,有效地挖掘用户所需数量的高效用模式。通过在不同数据集上的对比实验表明TOPK-HUP-INS算法在时空性能上表现优异。     

基于效用表的快速高平均效用挖掘算法

高效用项集挖掘在数据挖掘领域中受到了广泛的关注,但是高效用项集挖掘并没有考虑项集长度对效用值的影响,所以高平均效用项集挖掘被提出;而目前的一些高平均效用项集挖掘算法需要耗费大量的时间才能挖掘出有效的高平均效用项集。针对此问题,给出了一个高平均效用项集挖掘的改进算法——FHAUI。FHAUI算法将效用信息保存到效用列表中,通过效用列表的比较来挖掘出所有的高平均效用值,同时FHAUI算法还采用了一个二维矩阵来有效减少二项效用值的连接比较次数。最后将FHAUI算法在多个经典的数据集上测试。实验结果表明,FHAUI算法在效用列表的连接比较次数上有了极大的降低,同时其时间性能也有非常大提高。     

基于模式增长方式的高效用模式挖掘算法

高效用模式挖掘是数据挖掘领域的一个重要研究内容; 由于其计算过程包含对模式的内、外效用值的处理, 计算复杂度较大, 因此挖掘算法的主要研究热点问题就是提高算法的时间效率.针对此问题, 本文给出一个基于模式增长方式的高效用模式挖掘算法HUPM-FP, 该算法可以从全局树上挖掘高效用模式, 避免产生候选项集.实验中, 采用6个典型数据集进行实验, 并和目前效率较好的算法FHM (Faster high-utility itemset mining)做了对比, 实验结果表明本文给出的算法时空效率都有较大的提高, 特别是时间效率提高较大, 可以达到1个数量级以上.     

基于模式增长的高效用序列模式挖掘算法

高效用序列模式挖掘是数据挖掘领域的一项重要内容, 在生物信息学、消费行为分析等方面具有重要的应用.与传统基于频繁项模式挖掘方法不同, 高效用序列模式挖掘不仅考虑项集的内外效用, 更突出项集的时间序列含义, 计算复杂度较高.尽管已经有一定数量的算法被提出应用于解决该类问题, 挖掘算法的时空效率依然成为该领域的主要研究热点问题.鉴于此, 本文提出一个基于模式增长的高效用序列模式挖掘算法HUSP-FP.依据高效用序列项集必须满足事务效用闭包属性要求, 算法首先在去除无用项后建立全局树, 进而采用模式增长方法从全局树上获取全部高效用序列模式, 避免产生候选项集. 在实验环节与目前效率较好的HUSP-Miner、USPAN、HUS-Span三类算法进行了时空计算对比, 实验结果表明本文给出算法在较小阈值下仍能有效挖掘到相关序列模式, 并且在计算时间和空间使用效率两方面取得了较大的提高.     

基于节点集Top-k频繁模式挖掘算法

频繁模式挖掘的模式数量通常过于巨大,在实际应用中只有少量的频繁模式被使用。Top-k频繁模式挖掘通过排列模式频数限制频繁模式的数量,有效提高了算法效率。提出了TPN（Top-k-Patterns based on Nodesets）算法,该算法使用了节点集的概念,将数据压缩于Poc-tree,通过Top-k-rank表重新计算最小支持度限制生成候选模式的数量。实验通过与ATFP,Top-k-FP-growth算法比较,证明该算法有较好的效率。     

不产生候选项集的TOP-K高效用模式挖掘算法

目前TOP-K高效用模式挖掘算法需要产生候选项集,特别是当数据集比较大或者数据集中包含较多长事务项集时,算法的时间和空间效率会受到更大的影响.针对此问题,通过将事务项集和项集效用信息有效地保存到树结构HUP-Tree,给出一个不需要候选项集的挖掘算法TOPKHUP;HUP-Tree树能保证从中计算到每个模式的效用值,不需要再扫描数据集来计算模式的效用值,从而使挖掘算法的时空效率得到较大的提高.采用7个典型数据集对算法的性能进行测试,实验结果证明TOPKHUP的时间和空间效率都优于已有算法,并对K值的变化保持平稳.     

基于Spark的Top-k对比序列模式挖掘

对比序列模式(distinguishing sequential pattern, DSP)指在目标类序列集合中频繁出现,而在非目标类序列集合中不频繁出现的序列.对比序列模式能够描述2个序列集合间的差异,有着广泛的应用,例如：构建序列分类器,识别DNA序列的生物特征,特定人群行为分析.与挖掘满足支持度阈值要求的对比序列模式相比,挖掘对比度top-k对比序列模式能避免用户设置不恰当的支持度阈值.因而,更易于用户使用.但是现有的top-k对比序列模式挖掘算法难以处理大规模序列数据.对此,设计了一种基于Spark的top-k对比序列模式并行挖掘算法,称为SP-kDSP-Miner.此外,为了提高SP-kDSP-Miner的效率,针对Spark结构的特点,设计了候选模式生成策略和若干剪枝策略,以及候选模式对比度的并行计算方法.通过在真实数据集与合成数据集上的实验,验证了SP-kDSP-Miner的有效性、执行效率和可扩展性.     

基于正负效用划分的高效用模式挖掘方法综述

高效用模式挖掘（HUPM）是新兴的数据科学研究内容之一,通过考虑事务数据库中项的单位利润和数量,以提取出更有用的信息。传统的HUPM方法假定所有项的效用值均为正,但是在实际应用中,某些数据项的效用值可能为负（如商品因产生亏损而导致利润值为负）,含负项的模式挖掘与仅含正项的模式挖掘同样重要。首先,阐述了HUPM的相关概念,并分别给出相应正负效用的实例;然后,以正与负角度划分了HUPM方法,其中带有正效用的模式挖掘方法进一步以动态与静态的数据库新颖角度划分,带有负效用的模式挖掘方法中包括了基于先验、基于树、基于效用列表和基于数组等关键技术,并从不同方面对这些方法进行了讨论和总结;最后,给出了现有HUPM方法的不足和下一步研究方向。     

精简高效用模式挖掘综述

全集高效用模式挖掘算法存在的关键问题之一是会产生冗余的高效用项集,这将导致用户很难在大量的高效用项集中发现有用的信息,严重降低了高效用模式挖掘算法的性能。为解决这一问题,衍生出了精简高效用模式挖掘算法,其主要包括最大高效用模式、闭合高效用模式、top-k高效用模式以及三者之间的组合高效用模式挖掘算法等。首先,介绍了精简高效用模式的相关问题描述;然后,从有无候选项集生成、一两阶段挖掘方法、数据结构类型和剪枝策略等角度,重点分类总结了精简高效用模式挖掘方法;最后,给出了精简高效用模式的进一步研究方向,包括处理基于负项的高效用精简模式、处理基于时间的高效用精简模式及处理动态复杂的数据等。     

基于R-list的Top-K高效用项集挖掘算法

针对现有的一阶段Top-K高效用项集挖掘算法挖掘过程中阈值提升慢,迭代时生成大量候选项集造成内存占用过多等问题,提出一种基于重用链表(R-list)的Top-K高效用挖掘算法RHUM。使用一种新的数据结构R-list来存储并快速访问项集信息,无需第2次扫描数据库进行项集挖掘。该算法重用内存以保存候选集信息,结合改进的RSD阈值提升策略对数据进行预处理,期间采用更严格的剪枝参数在递归搜索的过程中同时计算多个项集的效用来缩小搜索空间。在不同类型数据集中的实验结果表明:RHUM算法在内存效率方面均优于其他一阶段算法,且在K值变化时能保持稳定。     

含负项top-k高效用项集挖掘算法

含负项高效用项集(HUI)挖掘是新兴的数据挖掘任务之一.为了挖掘满足用户需求的含负项HUI结果集,提出了含负项top-k高效用项集(THN)挖掘算法.为了提升THN算法的时空性能,提出了自动提升最小效用阈值的策略,并采用模式增长方法进行深度优先搜索;使用重新定义的子树效用和重新定义的本地效用修剪搜索空间;使用事务合并技...     

一种高效用项集并行挖掘算法

由于能反映用户的偏好,可以弥补传统频繁项集挖掘仅由支持度来衡量项集重要性的不足,高效用项集正在成为当前数据挖掘研究的热点。为使高效用项集挖掘更好地适应数据规模不断增大的实际需求,提出了一种高效用项集的并行挖掘算法PHUI-Mine。提出了记录挖掘高效用项集信息的DHUI-树结构,描述了DHUI-树的构造方法,论证了DHUI-树的动态剪枝策略。在此基础上,给出了高效用项集挖掘的并行算法描述。实验结果表明,PHUI-Mine算法具有较高的挖掘效率及较低的存储开销。     

基于聚类划分的高效用模式并行挖掘算法

针对在大规模数据库中挖掘高效用模式产生大量基于内存的效用模式树,从而导致内存空间占用较大以及丢失一些高效用项集的问题,提出在Hadoop分布式计算平台下的基于聚类划分的高效用模式并行挖掘算法PUCP。首先,采用聚类的方法把数据库中相似的事务划分为若干数据子集;然后,把若干划分好的数据子集分配到Hadoop平台的各个节点中构造效用模式树;最后,把各个节点中相同项的条件模式基分配到同一个节点中进行挖掘,以减少各个节点交叉操作的次数。通过实验结果和理论分析表明：PUCP算法在不影响挖掘结果可靠性的前提下,与主流串行高效用模式挖掘——效用模式增长挖掘算法（UP-Growth）和现有的并行高效用模式挖掘算法PHUI-Growth相比,挖掘效率分别提高了61.2%和16.6%;并且使用了Hadoop计算平台,能有效缓解挖掘大规模数据的内存压力。     

数据流高效用模式挖掘综述

数据流高效用模式挖掘方法是以二进制的频繁模式挖掘方法为前提,引入项的内部效用和外部效用,在模式挖掘过程中可以考虑项的重要性,从而挖掘更有价值的模式。从关键窗口技术、常用方法、表示形式等角度对数据流高效用模式挖掘方法进行分析并总结其相关算法,从而研究其特点、优势、劣势以及其关键问题所在。具体来说,说明了数据流高效用模式常用的概念;对处理数据流高效用模式的关键窗口技术进行了分析,涉及到滑动、衰减、界标和倾斜窗口模型;研究了一阶段和两阶段的数据流高效用模式挖掘方法;分析了高效用模式的表示形式,即完全高效用模式和压缩高效用模式;介绍了其他的数据流高效用模式,包括序列高效用模式、混合高效用模式以及高平均效用模式等;最后展望了数据流高效用模式挖掘的进一步研究方向。