流数据中一种高效剪枝的频繁序列挖掘算法

序列模式挖掘就是在时序数据库中挖掘相对时间或其他模式出现频率高的模式.序列模式发现是最重要的数据挖掘任务之一,并有着广阔的应用前景.针对静态数据库,序列模式挖掘已经被深入的研究.近年来,出现了一种新的数据形式:数据流.针对基于数据流的序列模式挖掘的研究还不是十分深入.提出一个有效的基于数据流的挖掘频繁序列模式的算法SSPM,利用到2个数据结构(F-list和Tatree)来处理基于数据流的序列模式挖掘的复杂性问题.SSPM的优点是可以最大限度地降低负正例的产生,实验表明SSPM具有较高的准确率.     

序列模式图及其构造算法

序列模式挖掘是数据挖掘的一个重要分支。在序列事务及有关信息处理中有着广泛的应用,目前已有许多序列模式模型及相应的挖掘算法，该文在对序列模式挖掘问题及挖掘算法进行分析的基础上。定义了一种称为序列模式图的序列模式框架。用于表示序列模式挖掘过程发现的所有序列模式，序列模式图是由离散状态的序列集到统一的图结构的桥梁，可以将序列模式挖掘结果统一到序列模式图中来，基于序列模式图进行研究可发现某些结构化的新知识，称之为后序列模式挖掘，文中还给出了序列模式图的有关性质及构造算法。     

一种有效的基于图遍历的加权序列模式挖掘算法

为解决加权遍历模式挖掘问题,概括了加权有向图的种类,提出一种边加权有向图与顶点加权有向图间的变换模型,并基于该模型提出一种基于图遍历的加权序列模式挖掘算法GTWSPMiner.该算法根据遍历模式中的项的连续性特点,采用一种加权前缀投影序列模式增长方法,将原挖掘序列数据库的任务分解成一组挖掘局部投影数据库的小任务.对比实验结果表明,该算法能快速有效地挖掘加权频繁遍历模式.     

序列模式挖掘在网络业务流分析中的应用

网络业务流分析是为了适应网络优化的需要而出现的分析方法。把一种新的序列模式挖掘算法用于网络业务流分析，对网络业务的模式进行挖掘，性能上优于以往的算法。     

对比保序模式挖掘算法

针对现有的对比序列模式挖掘方法主要针对字符序列数据集且难以应用于时间序列数据集的问题，提出一种对比保序模式挖掘（COPM）算法。首先，在候选模式生成阶段，采用模式融合策略减少候选模式数；其次在模式支持度计算阶段，利用子模式的匹配结果计算超模式的支持度；最后，设计了动态最小支持度阈值的剪枝策略，以进一步有效地剪枝候选模式。实验结果表明，在6个真实的时间序列数据集上，在内存消耗方面，COPM算法至少比COPM-o(COPM-original)算法降低52.1%，比COPM-e(COPM-enumeration)算法低36.8%，比COPM-p(COPM-prune)算法降低63.6%；同时在运行时间方面，COPM算法至少比COPM-o算法降低30.3%，比COPM-e算法降低8.8%，比COPM-p算法降低41.2%。因此，在算法性能方面，COPM算法优于COPM-o、COPM-e和COPM-p算法。实验结果验证了COPM算法可以有效挖掘对比保序模式，发现不同类别的时间序列数据集间的差异。     

一种挖掘压缩序列模式的有效算法

从序列数据库中挖掘频繁序列模式是数据挖掘领域的一个中心研究主题,而且该领域已经提出和研究了各种有效的序列模式挖掘算法.由于在挖掘过程中会产生大量的频繁序列模式,最近许多研究者已经不再聚焦于序列模式挖掘算法的效率,而更关注于如何让用户更容易地理解序列模式的结果集.受压缩频繁项集思想的启发,提出了一种CFSP(compressing frequent sequential patterns)算法,其可挖掘出少量有代表性的序列模式来表达全部频繁序列模式的信息,并且清除了大量的冗余序列模式.CFSP是一种two-steps的算法:在第1步,其获得了全部闭序列模式作为有代表性序列模式的候选集,与此同时还得到大多数的有代表性模式;在第2步,该算法只花费了少量的时间去发现剩余的有代表性序列模式.一个采用真实数据集与模拟数据集的实验研究也证明了CFSP算法具有高效性.     

基于矩阵算法的序列模式挖掘研究

序列模式挖掘中几种算法的缺点:都要进行多次扫描数据库,CPU要进行多次I/O操作.这成为序列挖掘中的一大瓶颈,使得算法在实际应用中的效率不高.文中提出一种矩阵算法,即在一次扫描数据库时,根据扫描数据建立由0和1组成的事务矩阵.接下来的大序列、序列模式等都是通过矩阵的列向量对应元素的相乘运算和简单的加法运算而得到.从而使算法得到进一步优化,提高了CPU的使用率,解决了序列挖掘中的瓶颈问题.本算法通过大量的数据实验,证明了算法确实有效地优化了算法的时间复杂度.     

基于频繁序列树的交互式序列模式挖掘算法

为了减少在序列模式挖掘过程中由于重复运行挖掘算法而产生的时空消耗,提出了一种基于频繁序列树的交互式序列模式挖掘算法(ISPM). ISPM算法采用频繁序列树作为序列存储结构,频繁序列树中存储数据库中满足频繁序列树支持度阈值的所有序列模式及其支持度信息.当支持度发生变化时,通过减少本次挖掘所要构造投影数据库的频繁项的数量来缩减投影数据库的规模,从而减少时空消耗.实验结果表明,ISPM算法在时间性能上优于PrefixSpan算法和Inc-Span算法     

时间序列可变尺度的时频特征求解及其分类

对于许多实际应用来说,获取多个不同窗口尺度上的模式,有助于发现时间序列的不同规律性特征.同时,通过对时间序列时域和频域两方面的分析,有助于挖掘更多的知识.提出了一种新的基于可变尺度的时域频域辨别性特征挖掘方法以及应用于分类的算法.主要采用了不同尺度窗口、符号聚合近似技术以及符号傅里叶近似技术等,以有效地发掘时间序列不同尺度时域频域模式;与此同时,使用统计学方法挖掘部分最具辨别性的特征用于时间序列分类,有效地降低了算法时间复杂度.在多个数据集上的对比实验结果,说明了该算法具有较高的准确率;在真实数据集上的解析,表明了该算法具有更强的可解释性.同时,该算法可扩展应用到多维时间序列分类问题中.     

改进的序列模式挖掘在医院转诊中的应用

为了研究患者在不同医院间的转诊行为模式, 可以使用序列模式挖掘算法. 类Apriori算法是序列模式挖掘中的常用算法, 但该算法存在一些不足之处, 如产生候选序列的数目较多、需要频繁扫描数据库. 针对类Apriori算法存在的不足, 本文提出了相应的改进措施, 采用新的剪枝策略并减少不必要的数据库扫描操作. 实验证明, 改进后的算法能更高效地挖掘频繁转诊序列.     

Mining sequential patterns across multiple sequence databases

In this paper, given a set of sequence databases across multiple domains, we aim at mining multi-domain sequential patterns, where a multi-domain sequential pattern is a sequence of events whose occurrence time is within a pre-defined time window. We first propose algorithm Naive in which multiple sequence databases are joined as one sequence database for utilizing traditional sequential pattern mining algorithms (e.g., PrefixSpan). Due to the nature of join operations, algorithm Naive is costly and is developed for comparison purposes. Thus, we propose two algorithms without any join operations for mining multi-domain sequential patterns. Explicitly, algorithm IndividualMine derives sequential patterns in each domain and then iteratively combines sequential patterns among sequence databases of multiple domains to derive candidate multi-domain sequential patterns. However, not all sequential patterns mined in the sequence database of each domain are able to form multi-domain sequential patterns. To avoid the mining cost incurred in algorithm IndividualMine, algorithm PropagatedMine is developed. Algorithm PropagatedMine first performs one sequential pattern mining from one sequence database. In light of sequential patterns mined, algorithm PropagatedMine propagates sequential patterns mined to other sequence databases. Furthermore, sequential patterns mined are represented as a lattice structure for further reducing the number of sequential patterns to be propagated. In addition, we develop some mechanisms to allow some empty sets in multi-domain sequential patterns. Performance of the proposed algorithms is comparatively analyzed and sensitivity analysis is conducted. Experimental results show that by exploring propagation and lattice structures, algorithm PropagatedMine outperforms algorithm IndividualMine in terms of efficiency (i.e., the execution time).     

数据流中基于滑动窗口的序列模式挖掘算法

序列模式发现是最重要的数据挖掘任务之一,并有着广阔的应用前景。针对静态数据库,序列模式挖掘已经被深入地研究,但针对基于数据流的序列模式挖掘的研究还不是十分深入。数据流有着无限性的特性,因此往往不能保存数据流中全部的数据,同时很多时候只对最近的时间段的序列模式感兴趣,提出一个有效的结合滑动窗口技术的挖掘序列模式的算法FPM-SW,算法利用到3个数据结构（PatternTable,CountTable和Ta-tree）来处理基于数据流的序列模式挖掘的复杂性问题。算法通过CountTable结构来保存以往的潜在频繁序列,考虑到在某些情况下CountTable占用内存过多,算法还结合了一种压缩CountTable技术来减少内存占用。FPM-SW的优点是可以最大限度地降低负正例的产生,实验表明FPM-SW具有较高的准确率。     

使用序列模式精简基挖掘序列模式

传统的序列模式挖掘方法在挖掘由短的频繁序列模式组成的数据库时有良好的性能．但在挖掘长的序列模式或支持度阈值很低时，这些方法可能遇到固有的困难，因为产生的频繁序列模式的数量经常太大．在许多情况下，用户可能只需要那些覆盖许多短模式的长模式．此外，在很多应用中，只要得到产生的频繁序列模式的近似支持度就已足够，而不需要它们的精确支持度．介绍了能将误差控制在确定范围内的频繁序列模式精简基的概念，并开发了一个挖掘这种序列模式精简基的算法．实验结果显示计算频繁序列模式精简基是很有前途的．     

On mining multi-time-interval sequential patterns

Sequential pattern mining is essential in many applications, including computational biology, consumer behavior analysis, web log analysis, etc. Although sequential patterns can tell us what items are frequently to be purchased together and in what order, they cannot provide information about the time span between items for decision support. Previous studies dealing with this problem either set time constraints to restrict the patterns discovered or define time-intervals between two successive items to provide time information. Accordingly, the first approach falls short in providing clear time-interval information while the second cannot discover time-interval information between two non-successive items in a sequential pattern. To provide more time-related knowledge, we define a new variant of time-interval sequential patterns, called multi-time-interval sequential patterns, which can reveal the time-intervals between all pairs of items in a pattern. Accordingly, we develop two efficient algorithms, called the MI-Apriori and MI-PrefixSpan algorithms, to solve this problem. The experimental results show that the MI-PrefixSpan algorithm is faster than the MI-Apriori algorithm, but the MI-Apriori algorithm has better scalability in long sequence data.     

Sequential Pattern Mining in Multi-Databases via Multiple Alignment

To efficiently find global patterns from a multi-database, information in each local database must first be mined and summarized at the local level. Then only the summarized information is forwarded to the global mining process. However, conventional sequential pattern mining methods based on support cannot summarize the local information and is ineffective for global pattern mining from multiple data sources. In this paper, we present an alternative local mining approach for finding sequential patterns in the local databases of a multi-database. We propose the theme of approximate sequential pattern mining roughly defined as identifying patterns approximately shared by many sequences. Approximate sequential patterns can effectively summerize and represent the local databases by identifying the underlying trends in the data. We present a novel algorithm, ApproxMAP, to mine approximate sequential patterns, called consensus patterns, from large sequence databases in two steps. First, sequences are clustered by similarity. Then, consensus patterns are mined directly from each cluster through multiple alignment. We conduct an extensive and systematic performance study over synthetic and real data. The results demonstrate that ApproxMAP is effective and scalable in mining large sequences databases with long patterns. Hence, ApproxMAP can efficiently summarize a local database and reduce the cost for global mining. Furthremore, we present an elegant and uniform model to identify both high vote sequential patterns and exceptional sequential patterns from the collection of these consensus patterns from each local databases.     

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。     

一种挖掘多维序列模式的有效方法

提出了一种新的多维序列模式挖掘算法,首先在序列信息中挖掘序列模式,然后针对每个序列模式,在包含此模式的所有元组中的多维信息中挖掘频繁1-项集,由得到的频繁1-项集开始,循环的由频繁（k-1）-项集（k>1）连接生成频繁k项集,从而得到所有的多维模式。该算法通过扫描不断缩小的频繁（k-1）-项集来生成频繁k项集,减少了扫描投影数据库的次数,因而减少了时间开销,实验表明该算法有较高的挖掘效率。     

带有间隔约束的多序列模式挖掘

研究这样一个问题：给定多序列、支持度阈值和间隔约束,从多序列中挖掘所有出现次数不小于支持度阈值的频繁序列模式,这里要求模式中任意两个相邻元素在序列中的出现都要满足用户自定义的间隔约束,并且模式在序列中的出现要满足one-off条件。在解决该问题上,已有算法M-OneOffMine在计算模式的支持度时,只考虑模式的每个字符在序列中的首次出现,导致计算的模式支持度远小于其真实支持度,以致许多频繁的模式没有被挖掘出来。为此,设计了一个有效的带有间隔约束的多序列模式挖掘算法--MMSP算法：首先,通过采用二维表保存模式的候选位置;然后,根据候选位置采用最左最优的思想选择匹配位置。通过生物DNA序列进行实验,多序列中元素序列数目不变而序列长度变化时,MMSP挖掘出的频繁模式总数是同类算法M-OneOffMine的3.23倍;在元素序列个数变化时,MMSP挖掘出的频繁模式个数平均是M-OneOffMine的4.11倍;这两种情况下MMSP都有更好的时间性能。在模式长度变化时,MMSP挖掘出的频繁模式个数分别平均是M-OneOffMine的2.21倍和MPP的5.24倍。同时还验证了M-OneOffMine挖掘到的模式是MMSP挖掘到的频繁的子集。实验结果表明,MMSP算法不仅可以挖掘到更多的频繁模式,而且时间花费更少,更适合于实际的应用。