基于前缀树的模糊关联规则挖掘算法

针对布尔型关联规则不能表达挖掘对象中模糊信息的关联性,给出一系列有关模糊关联规则的定义,并提出一种基于前缀树的模糊关联规则挖掘算法。通过构造前缀树来压缩存储模糊模式候选集和频繁集,有效地节约了内存开销,且只需扫描数据库2遍。实验结果表明,该算法是有效的。     

快速挖掘分布式数据库全局最大频繁项集

提出一种快速挖掘分布式数据库全局最大频繁项集算法（FMMH）．FMMFI算法首先设置了中心节点,并以各个节点构建局部FP-tree,采用挖掘最大频繁项目集算法（DMHA）快速挖掘局部最大频繁项集;然后与中心节点交互以实现数据汇总：最终获得全局最大频繁项集．FMMFI算法采用自上而下的剪枝策略,能大幅减少候选项集,降低通信量．理论分析和实验结果表明,FMMFI算法是有效的．     

一种模糊对象的极大co-location模式挖掘算法

空间co-location模式表示的是空间对象的实例在一个相同的区域内频繁地进行空间并置。人们已经对确定和不确定数据co-location模式挖掘做了很多工作,也有很多成果,但对极大co-location模式挖掘研究较少,特别是针对模糊对象的极大co-location模式挖掘研究还未见报道。提出Mevent-tree算法来挖掘模糊对象的极大co-location模式,首先为每个对象构建空间对象树,从而得到候选模式,然后为候选模式集构建HUT树,最后在HUT树中从阶数最大的候选模式开始到阶数2为止,深度优先搜索极大co-location模式并在得到极大模式后对HUT树剪枝。接着提出两个改进算法,包括预处理阶段模糊对象的剪枝算法和在构造HUT树之前co-location候选模式的剪枝算法。最后通过大量实验验证了Mevent-tree算法和改进算法的效果和效率。     

基于多效用阈值的分布式高效用序列模式挖掘

针对序列模式的高效用模式挖掘过程中搜索空间大、计算复杂度高的问题,提出一种基于多效用阈值的分布式高效用序列模式挖掘算法。采用数组结构保存模式的效用信息,解决效用矩阵导致的内存消耗大的缺点。设计1-项集与2-项集的深度剪枝策略,深入地缩小候选模式的搜索空间,减少搜索时间成本与缓存成本。提出挖掘算法的分布式实现方案,通过并行处理进一步降低模式挖掘的时间。基于中等规模与大规模的序列数据集分别进行实验,实验结果表明,该算法有效减少了候选模式的数量,降低了挖掘的时间成本与存储成本,对于大数据集表现出较好的可扩展能力与稳定性。     

改进的基于频繁模式树的最大频繁项集挖掘算法——FP-MFIA

针对最大频繁项目集挖掘算法(DMFIA)当候选项目集维数高而最大频繁项目集维数较低的情况下要产生大量的候选项目集的缺点,提出了一种改进的基于频繁模式树(FP-tree)结构的最大频繁项目集挖掘算法--FP-MFIA。该算法根据FP-tree的项目头表,采用自底向上的搜索策略逐层挖掘最大频繁项目集,从而加速每次对候选集计数的操作。在挖掘时根据每层的条件模式基产生维数较低的非频繁项目集,尽早对候选项目集进行剪枝和降维,可大量减少候选项目集的数量。同时在挖掘时充分利用最大频繁项集的性质,减少搜索空间。通过算法在不同支持度下挖掘时间的对比可知,算法FP-MFIA在最小支持度较低的情况下时间效率是DMFIA以及基于降维的最大频繁模式挖掘算法(BDRFI)的2倍以上,说明FP-MFIA在候选集维数较高的时候优势明显。     

最大频繁项目集的快速更新

挖掘最大频繁项目集是多种数据挖掘应用中的关键问题．为克服基于Apriori的最大频繁项目集挖掘算法存在的不足,DMFIA采用FP-tree存储结构及自顶向下的搜索策略,有效地提高了最大频繁项目集的挖掘效率．但对于频繁项目多而最大频繁项目集维数相对较小的情况,DMFIA要经过多层搜索且在每一层产生大量的候选项目集,因而影响算法的执行效率．为此,该文提出了DMFIA的改进算法IDMFIA(the Improved algorithm of DMFIA)．IDMFIA采用自顶向下和自底向上双向搜索策略,可尽早修剪掉较短最大频繁项目集的超集和较长最大频繁项目集的子集．另外,该文还提出最大频繁项目集更新算法FUMFIA(Fast Updating Maximum Frequent Itemsets Algorithm),该算法充分利用已建立的FP-tree和已挖掘的最大频繁项目集,可对已挖掘的最大频繁项目集进行高效维护．实验结果表明,IDMFIA和FUMFIA可有效提高最大频繁项目集的挖掘和更新效率．     

基于粒度计算的频繁闭项目集挖掘

针对现有频繁闭项目集挖掘算法存在的不足,提出了一种基于粒度计算的频繁闭项目集挖掘算法。通过混合进制数的变化来生成候选项目集,避免使用了复杂的数据结构,减少了内存和CPU的开销;利用粒度计算的分而治之思想来计算频繁闭项目集的支持度,避免了多次重复扫描数据库,减少了计算复杂度和I/O开销。实验结果表明该算法比经典的频繁闭项目集挖掘算法快速而有效。     

快速挖掘全局最大频繁项目集

挖掘最大频繁项目集是多种数据挖掘应用中的关键问题.现行可用的最大频繁项目集挖掘算法大多基于单机环境,针对分布式环境下的全局最大频繁项目集挖掘尚不多见.若将基于单机环境的最大频繁项目集挖掘算法运用于分布式环境,或运用分布式环境下的全局频繁项目集挖掘算法来挖掘全局最大频繁项目集,均会产生大量的候选频繁项目集,且网络通信代价高.为此,提出了快速挖掘全局最大频繁项目集算法FMGMFI(fast mining global maximum frequent itemsets),该算法采用FP-tree存储结构,可方便地从各局部FP-tree的相关路径中得到项目集的频度,同时采用自顶向下和自底向上的双向搜索策略,可有效地降低网络通信代价.实验结果表明,FMGMF算法是有效、可行的.     

基于线性链表的模糊关联规则挖掘

为改进现有模糊关联规则挖掘算法的不足,提出了一种基于线性链表的模糊关联规则挖掘算法。算法利用线性链表只存储有用的事务数据库信息,并不断利用前期的运算结果对之进行简化,减少了数据的存储开销及扫描时间,降低了算法的时间复杂度,提高了算法的效率。比较分析以及实验表明,该算法对于挖掘模糊关联规则是快速而有效的。     

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。     

一种基于神经网络覆盖构造法的模糊分类器

首先介绍了一种M-P模型几何表示,以及利用这种几何表示可将神经网络的训练问题转化为点集覆盖问题,并在此基础上分析了神经网络训练的一种几何方法.针对该方法可构造十分复杂的分类边界,但其时间复杂度很高.提出一种将神经网络覆盖算法与模糊集合思想相结合的方法,该分类器可改善训练速度、减少覆盖的球领域数目,即减少神经网络的隐结点数目.同时模糊化方法可方便地为大规模模式识别问题提供多选结果.用700类手写汉字的识别构造一个大规模模式识别问题测试提出的方法,实验结果表明,该方法对于大规模模式识别问题很有潜力.     

An algorithm for Fast Mining Top-rank-k Frequent Patterns Based on Node-list Data Structure

Frequent pattern mining usually requires much run time and memory usage. In some applications, only the patterns with top frequency rank are needed. Because of the limited pattern numbers, quality of the results is even more important than time and memory consumption. A Frequent Pattern algorithm for mining Top-rank-K patterns, FP_TopK, is proposed. It is based on a Node-list data structure extracted from FTPP-tree. Each node is with one or more triple sets, which contain supports, preorder and postorder transversal orders for candidate pattern generation and top-rank-k frequent pattern mining. FP_ TopK uses the minimal support threshold for pruning strategy to guarantee that each pattern in the top-rank-k table is really frequent and this further improves the efficiency. Experiments are conducted to compare FP_TopK with iNTK and BTK on four datasets. The results show that FP_TopK achieves better performance.     

基于模糊优势互补互信息的有序决策树算法

传统决策树算法应用于有序分类任务时存在两个问题：传统决策树算法没有引入序关系,因此无法学习和抽取数据集中的序结构;现实生活中存在大量模糊而非精确的知识,而传统的决策树算法无法处理存在模糊属性取值的数据。针对上述问题,提出了基于模糊优势互补互信息的有序决策树算法。首先,使用优势集表示数据中的序关系,并引入模糊集来计算优势集以形成模糊优势集。模糊优势集不仅能反映数据中的序信息,而且能自动获取不精确知识。然后,在模糊优势集的基础上将互补互信息进行推广,并提出了模糊优势互补互信息。最后,使用模糊优势互补互信息作为启发式,设计出基于模糊优势互补互信息的有序决策树算法。在5个人工数据集及9个现实数据集上的实验结果表明,所提算法在有序分类任务上较经典决策树算法取得了更低的分类误差。     

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.     

一种基于模糊划分和模糊加权的集成深度信念网络

针对DBN算法训练时间复杂度高,容易过拟合等问题,受模糊理论启发,提出了一种基于模糊划分和模糊加权的集成深度信念网络,即FE-DBN（ensemble deep belief network with fuzzy partition and fuzzy weighting）,用于处理大样本数据的分类问题。通过模糊聚类算法FCM将训练数据划分为多个子集,在各个子集上并行训练不同结构的DBN,将每个分类器的结果进行模糊加权。在人工数据集、UCI数据集上的实验结果表明,提出的FE-DBN比DBN精度均有所提升,具有更快的运行时间。     

基于模糊加权神经网络的模糊规则自动获取

如何实现模糊规则的自动获取一直是模糊系统中的一个难题，文中在充分研究了模糊加权神经网络和遗传算法的基础上，给出了一种能够自动获取模糊规则的剪枝算法，并以此建立了新的网络模型。模拟结果验证了该模型的有效性。     

带模糊属性的空间Co-Location模式挖掘研究

空间Co-Location模式挖掘是空间数据挖掘的一个重要研究方向,正受到越来越多的关注。在实际应用中,空间特征不仅包含空间信息,还经常伴随着属性信息,这些属性信息对决策和知识发现有重要意义。然而现有的Co-Location挖掘方法只强调特征的空间信息,忽略了其属性信息。基于对属性信息的模糊化处理,定义了模糊特征和模糊Co-Location模式等概念。类似于传统空间Co-Location模式挖掘中的相关概念,定义了模糊Co-Location模式的表实例和参与度等概念。在证明模糊Co-Location模式的向下闭合性质的基础上,设计了一个基本挖掘算法。为提高算法的可伸缩性,提出了两个剪枝方法。在合成的和真实的数据集上进行了大量实验,验证了基本算法及其改进算法的效果和效率。     

基于B-list的快速频繁模式挖掘算法

针对现有的频繁模式挖掘算法存在建树复杂、挖掘效率低等问题,提出一种基于构造链表（B-list）的频繁模式挖掘（BLFPM）算法。BLFPM使用一种新的数据结构B-list表示频繁项集,通过连接两个k-1-频繁项集的B-list可以快速得到k-项集的支持度,避免了多次扫描数据库;针对连接两个B-list时间复杂度高的问题,给出了一种线性时间复杂度的连接方法,提高了BLFPM的时间效率;同时,BLFPM采用集合枚举树代表搜索空间,并使用子集非频繁剪枝策略,减小了频繁模式挖掘的搜索空间,提高了算法的执行速度。实验结果表明,与NSFI算法和prepost算法相比,BLFPM的时间效率提高约12%到29%,空间效率提高约10%到24%,对稀疏数据库或稠密数据库进行频繁模式挖掘均可以得到良好的效果。     

动态模糊粗糙特征选取算法

由于数据随时间和空间不断更新,很多基于粗糙集的增量方法被提出。然而,动态数据上基于模糊粗糙集的特征选取(也称属性约简)更新的研究较少,特别是连续型动态数据上的增量特征选取。为了解决这个问题,提出适用于连续型数据的基于模糊粗糙集的增量属性约简算法。首先提出模糊粗糙基本概念的增量机制,如模糊正域的增量机制。只有部分示例在已有属性约简上的辨识能力不足,即对于模糊正域来说,存在一个关键示例集。增量约简算法基于已有数据上的约简结果,仅需要更新关键示例集中的示例,而非全部的论域。因而该增量算法在动态数据上能快速获得约简的更新。通过数值对比实验可以看出,增量算法比非增量算法在运行时间上有明显的优势。特别是对于高维数据集,增量算法可以大大地节省计算时间。     

基于wedgelets的快速图像表示方法

针对用wedgelets表示图像存在计算冗余和存储空间大的问题,提出一种快速的基于wedgelets的图像表示方法。采用与传统的自下而上的剪枝策略不同的四叉树剪枝算法,通过基于快速多叉数树搜索及仅用wedgelets表示树叶来实现快速运算和减少存储空间,并且提出了一些提高计算效率的搜索和编码技巧。复杂度分析及实验结果表明,该方法能降低计算复杂度且有理想的率失真性能,并有效地捕获图像的几何结构。