窗口模式下在线数据流中频繁项集的挖掘*

拟采用一种基于滑动窗模式的单遍挖掘算法,专注于处理近期数据;为了减少处理时间和占用的内存,设计了一种新的事务表示方法。通过处理这个事务的表达式,频繁项集可以被高效输出,并解决了使用基于Apriori理论的算法时,由候选频繁1-项集生成频繁2-项集时数据项顺序判断不准确问题。该算法称为MRFI-SW算法。     

基于滑动窗口的数据流频繁闭项集挖掘

针对数据流的特点,根据Moment算法提出一种基于频繁闭项集挖掘的增量式维护算法。该算法通过滑动窗口增量更新数据流中的事务,采取一种高效的项的位序列表示方法降低窗口滑动的时问和空间复杂度,应用压缩的模式树进行频繁闭项集检查,以确保挖掘结果的准确性。实验证明了该方法的有效性。     

Mining frequent itemsets in data streams using the weighted sliding window model

In recent years, data stream mining has become an important research topic. With the emergence of new applications, the data we process are not again static, but the continuous dynamic data stream. Examples include network traffic analysis, Web click stream mining, network intrusion detection, and on-line transaction analysis. In this paper, we propose a new framework for data stream mining, called the weighted sliding window model. The proposed model allows the user to specify the number of windows for mining, the size of a window, and the weight for each window. Thus users can specify a higher weight to a more significant data section, which will make the mining result closer to user’s requirements. Based on the weighted sliding window model, we propose a single pass algorithm, called WSW, to efficiently discover all the frequent itemsets from data streams. By analyzing data characteristics, an improved algorithm, called WSW-Imp, is developed to further reduce the time of deciding whether a candidate itemset is frequent or not. Empirical results show that WSW-Imp outperforms WSW under the weighted sliding window model.     

数据流频繁模式挖掘综述

一些先进应用如欺诈检测和趋势学习等带来了数据流频繁模式挖掘的发展。不同于静态数据,数据流挖掘面临着时空约束和项集组合爆炸等问题。对已有数据流频繁模式挖掘算法进行综述并对经典和最新算法进行分析。按照模式集合的完整程度进行分类,数据流中频繁模式分为全集模式和压缩模式。压缩模式主要包括闭合模式、最大模式、top-k模式以及三者的组合模式。不同之处是闭合模式是无损压缩的,而其他模式是有损压缩的。为了得到有趣的频繁模式,可以挖掘基于用户约束的模式。为了处理数据流中的新近事务,将算法分为基于窗口模型和基于衰减模型的方法。数据流中模式挖掘常见的还包含序列模式和高效用模式,对经典和最新算法进行介绍。最后给出了数据流模式挖掘的下一步工作。     

数据流最大频繁项挖掘方法

提出基于事务矩阵挖掘最大频繁项集的方法AFMI,该方法采取迭代精简事务矩阵的方式求解所有事务中的最大频繁项集,从精简后的事务向量交集的子集中搜索最大频繁项集,并运用逻辑运算和剪枝方法提高挖掘效率。基于AFMI方法,研究挖掘滑动窗口数据流最大频繁项集算法AFMI+,该算法可使用户周期性地挖掘当前窗口中的最大频繁项集。实验结果表明,AFMI和AFMI+算法均具有较好的性能。     

一种基于滑动窗口的数据流频繁闭项集挖掘算法

频繁项集挖掘是数据流挖掘中的一个热点问题.提出了一种新的数据流频繁闭项集挖掘算法MFCI-SW.首先设计了两个新的数据结构:频繁闭项集表FCIL和频繁闭合模式树MFCI-SW-Tree,在此基础上以滑动窗口中的基本窗口为更新单位,在每个基本窗口中提取出频繁闭项集的数据项,将其支持度F和窗口序列号K存到FCIL中;然后随着新基本窗口的到来,通过删除频繁闭项集表中K值最小的数据项和插入新数据项完成对FCIL的更新和MFCI-SW-Tree树的裁剪;最后在MFCI-SW-Tree中可以迅速挖掘出满足用户需要的频繁闭项集.实验结果证明了该算法在执行效率上明显优于DS-CFI算法.     

在线挖掘数据流闭合频繁项集CMNL-SW算法

提出了一种新的CMNL-SW(Closed map and num list-sliding window)挖掘算法。具体使用数据结构Closedmap存储挖掘到的闭合项集和Num list存储所有不同项的序号,通过对添加新事务和删除旧事务包含的项序号进行简单的并集和该事务与之相关已经挖掘到的闭合项集进行交集运算来更新当前滑动窗口,使之能够根据用户任意指定的支持度阈值在线输出数据流上闭合频繁项集信息。通过理论分析和对真实数据集Mushroom,Retail-chain和人工合成数据集T40I10D100K的挖掘结果表明,提出的算法在时空效率上明显优于同类经典算法Moment和CFI-Stream,并且随着数据流上处理事务数的递增和快速改变表现出良好的稳定性。     

概念漂移数据流挖掘算法综述

数据流是一种新型的数据模型,具有动态、无限、高维、有序、高速和变化等特性。在真实的数据流环境中,一些数据分布是随着时间改变的,即具有概念漂移特征,称为可变数据流或概念漂移数据流。因此处理数据流模型的方法需要处理时空约束和自适应调整概念变化。对概念漂移问题和概念漂移数据流分类、聚类和模式挖掘等内容进行综述。首先介绍概念漂移的类型和常用概念改变检测方法。为了解决概念漂移问题,数据流挖掘中常使用滑动窗口模型对新近事务进行处理。数据流分类常用的模型包括单分类模型和集成分类模型,常用的方法包括决策树、分类关联规则等。数据流聚类方式通常包括基于k- means的和非基于k- means的。模式挖掘可以为分类、聚类和关联规则等提供有用信息。概念漂移数据流中的模式包括频繁模式、序列模式、episode、模式树、模式图和高效用模式等。最后详细介绍其中的频繁模式挖掘算法和高效用模式挖掘算法。     

A novel hash-based approach for mining frequent itemsets over data streams requiring less memory space

In recent times, data are generated as a form of continuous data streams in many applications. Since handling data streams is necessary and discovering knowledge behind data streams can often yield substantial benefits, mining over data streams has become one of the most important issues. Many approaches for mining frequent itemsets over data streams have been proposed. These approaches often consist of two procedures including continuously maintaining synopses for data streams and finding frequent itemsets from the synopses. However, most of the approaches assume that the synopses of data streams can be saved in memory and ignore the fact that the information of the non-frequent itemsets kept in the synopses may cause memory utilization to be significantly degraded. In this paper, we consider compressing the information of all the itemsets into a structure with a fixed size using a hash-based technique. This hash-based approach skillfully summarizes the information of the whole data stream by using a hash table, provides a novel technique to estimate the support counts of the non-frequent itemsets, and keeps only the frequent itemsets for speeding up the mining process. Therefore, the goal of optimizing memory space utilization can be achieved. The correctness guarantee, error analysis, and parameter setting of this approach are presented and a series of experiments is performed to show the effectiveness and the efficiency of this approach.     

数据流频繁项集的快速挖掘方法

近年来,数据流挖掘一直是国内外研究的热点,频繁项集挖掘又是数据流挖掘中的重要问题。根据数据流无限性和流动性的特点,提出了一种在滑动窗口中挖掘频繁项集的算法FIM-SW,FIM-SW算法主要是采用垂直的数据库表示方法,使用二进制向量表示每个数据项,并利用Apriori性质产生频繁项集。实验结果表明,这种算法显著地提高了挖掘效率。     

改进的多数据流协同频繁项集挖掘算法

针对已有的多数据流协同频繁项集挖掘算法存在内存占用率高以及发现频繁项集效率低的问题,提出了改进的多数据流协同频繁项集挖掘（MCMD-Stream）算法。首先,该算法利用单遍扫描数据库的字节序列滑动窗口挖掘算法发现数据流中的潜在频繁项集和频繁项集;其次,构建类似频繁模式树（FP-Tree）的压缩频繁模式树（CP-Tree）存储已发现的潜在频繁项集和频繁项集,同时更新CP-Tree树中每个节点生成的对数倾斜时间表中的频繁项计数;最后,通过汇总分析得出在多条数据流中多次出现的且有价值的频繁项集,即协同频繁项集。相比A-Stream和H-Stream算法,MCMD-Stream算法不仅能够提高多数据流中协同频繁项集挖掘的效率,并且还降低了内存空间的使用率。实验结果表明MCMD-Stream算法能够有效地应用于多数据流的协同频繁项集挖掘。     

基于矩阵的数据流Top-k频繁项集挖掘算法

传统的数据挖掘算法在挖掘频繁项集时会产生大量的冗余项集,影响挖掘效率。为此,提出一种基于矩阵的数据流Top-k频繁项集挖掘算法。引入2个0-1矩阵,即事务矩阵和二项集矩阵。采用事务矩阵表示滑动窗口模型中的事务列表,通过计算每行的支持度得到二项集矩阵。利用二项集矩阵得到候选项集,将事务矩阵中对应的行做逻辑与运算,计算出候选项集的支持度,从而得到Top-k频繁项集。把挖掘的结果存入数据字典中,当用户查询时,能够按支持度降序输出Top-k频繁项集。实验结果表明,该算法在挖掘过程中能避免冗余项集的产生,在保证正确率的前提下具有较高的时间效率。     

基于AO算法的数据流频繁项集挖掘

In view of a series of problems existing in support update, window update mode and frequent k-itemset mining of traditional frequent itemset mining algorithm in data flow, which results in low efficiency of space and time,an efficient AO algorithm for mining frequent itemsets in data streams is improved. The algorithm uses the idea of sliding window to mine the data stream in blocks; when there is new data flowing in the full window, the residual insertion is used to update the data; and operation is used to solve the support degree of frequent k-itemsets, and the superset detection is combined in the mining process, which greatly improves the mining efficiency.The experimental results show that the algorithm has good superiority in both time and space efficiency.     

对数据流频繁项集挖掘算法WSW-Imp的改进

近年来随着新的应用的出现,比如网络流量分析、在线事物分析和网络欺诈检测等,对数据流的挖掘成了一个越来越重要的课题。对于数据流频繁项集的挖掘,目前绝大部分的研究都集中在传统的窗口模式下进行,即时间衰退窗口模式、界标窗口模式和滑动窗口模式。Pauray S.M.Tsai于2009年提出了一种新的窗口模式：加权滑动窗口模式,并设计了两个基于此窗口模式的数据流频繁项集挖掘算法WSW和WSW-Imp,其中WSW-Imp是对WSW算法的改进。在研究了加权滑动窗口模式以及WSW-Imp算法的基础上,对WSW-Imp算法作了进一步的改进,设计了算法WSW-Imp2,并从理论上证明了WSW-Imp2算法比WSW-Imp算法更高效,实验结果也表明了这一点。     

挖掘数据流任意滑动时间窗口内频繁模式

由于数据流的流动性与连续性,数据流所蕴含的知识会随着时间的推移而发生变化.因此,在绝大多数数据流的应用中,用户往往对新产生的流数据所包含的知识要比对历史流数据所包含的知识感兴趣得多.提出了一种挖掘数据流任意大小滑动时间窗口内频繁模式的方法MSW(mining sliding window).当数据流流过时,该方法使用滑动窗口树SW-tree在单遍扫描流数据的条件下及时捕获数据流上最新的模式信息.同时,该方法还周期性地删除滑动窗口树上过期的及不频繁的模式分支,从而降低滑动窗口树的空间复杂度与维护代价.此外,该方法还应用时间衰减模型逐步降低历史事务模式支持数的权重,并由此来区分最近产生事务与历史事务的模式.大量仿真实验的结果表明,算法MSS具有较高的效率与优良的可扩展性,同时也优于其他同类算法.     

滑动窗口中数据流最大频繁项集挖掘算法研究

数据流最大频繁项集的项集数目相对很少并且已隐含所有的频繁项集,所以数据流中最大频繁项集的挖掘具有很好的时空效率并且有很大的意义,也受到了业界更多的关注。针对数据流最大频繁项集的挖掘,提出了在滑动窗口中基于矩阵的数据流最大频繁项集挖掘方法SWM-MFI,主要采用两个矩阵来存储数据信息：一个矩阵是事务矩阵,存储事务数据;一个矩阵是二项集矩阵,存放频繁2-项集。通过二项集矩阵扩展得到频繁k-项集,基于SWM-MFI算法挖掘出最大频繁项集。经过理论和实验证明该算法具有很好的时效性。     

Sliding window-based frequent pattern mining over data streams

Finding frequent patterns in a continuous stream of transactions is critical for many applications such as retail market data analysis, network monitoring, web usage mining, and stock market prediction. Even though numerous frequent pattern mining algorithms have been developed over the past decade, new solutions for handling stream data are still required due to the continuous, unbounded, and ordered sequence of data elements generated at a rapid rate in a data stream. Therefore, extracting frequent patterns from more recent data can enhance the analysis of stream data. In this paper, we propose an efficient technique to discover the complete set of recent frequent patterns from a high-speed data stream over a sliding window. We develop a Compact Pattern Stream tree (CPS-tree) to capture the recent stream data content and efficiently remove the obsolete, old stream data content. We also introduce the concept of dynamic tree restructuring in our CPS-tree to produce a highly compact frequency-descending tree structure at runtime. The complete set of recent frequent patterns is obtained from the CPS-tree of the current window using an FP-growth mining technique. Extensive experimental analyses show that our CPS-tree is highly efficient in terms of memory and time complexity when finding recent frequent patterns from a high-speed data stream.     

基于滑动窗口的数据流闭合频繁模式的挖掘

频繁闭合模式集惟一确定频繁模式完全集并且数量小得多,然而,如何挖掘滑动窗口中的频繁闭合模式集是一个很大的挑战．根据数据流的特点,提出了一种发现滑动窗口中频繁闭合模式的新方法DS_CFI．DS_CFI算法将滑动窗口分割为若干个基本窗口,以基本窗口为更新单位。利用已有的频繁闭合模式挖掘算法计算每个基本窗口的潜在频繁闭合项集,将它们及其子集存储到一种新的数据结构DSCFI_tree中,DSCFI_tree能够增量更新,利用DSCFI_tree可以快速地挖掘滑动窗口中的所有频繁闭合模式．最后,通过实验验证了这种方法的有效性．     

基于向量的数据流滑动窗口中最大频繁项集挖掘*

针对相关算法在挖掘数据流最大频繁项集时所存在的问题,提出了一种基于向量的数据流滑动窗口中最大频繁项集挖掘算法。该算法首先用向量作为概要数据结构,采用定量更新滑动窗口策略解决时间粒度问题;其次通过位运算产生频繁项集,利用矩阵和数组存储辅助信息,深度优先搜索产生最大频繁项集时利用剪枝策略进一步减少挖掘时间;最后用索引链表存储挖掘结果以提高超集检测效率。理论分析和实验结果验证了该算法的有效性。     

SWFPM:一种有效的数据流频繁项挖掘算法*

分析了数据流频繁项挖掘算法EC的不足之处,如不能准确地挖掘最近一段时间内数据流的频繁项。提出了一种频繁项样本特征复合四元组的数据结构来保存样本集合,在此基础上,提出了一种基于滑动窗口的数据流频繁项挖掘算法——SWFPM。该算法能准确地挖掘出该滑动窗口中的频繁项。实验数据采用IBM合成数据发生器产生的顾客购物数据和1998年世界杯官方网站的访问日志数据。实验结果表明,该算法具有很高的频繁项挖掘准确度、快速的数据处理能力。