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1、 143数据挖掘技术的比较 黄孜祺 肖健 陈海玲 （广西计算中心，广西南宁530022）摘要 ：不同的挖掘任务使用不同的挖掘技术。数据挖掘技术主要包括统计分析方法、机器学习方法、 和神经网络方法和数据库方法。当实际开发一个数据挖掘系统时，究竟应该选择哪种数据挖掘技术，往往是一件很困难的事情。本文提供对各种数据挖掘技术的比较和分析，以便开发出更有效、更实用的数据挖掘系统。关键词 ：数据挖掘技术；比较；分析The comparison of Data mining technology HUANG Zi-Qi XIAO Jian CHEN Hai-ling Abstract：Different e
2、xcavation duty use different excavation technology. The data mining technology mainly includes the statistical analysis method, the machine learning method, and the neural network method and the database method. When actual develops a data mining system, actually should choose which kind of data min
3、ing technology, often is a very difficult matter. This article provides to each kind of data mining technology comparison and the analysis, with the aim of developing is more effective, the more practical data mining system.Key words ：Data mining technology ，Comparison，Analysis 1 引言目前，国际上数据挖掘技术在科学研究
4、、金融投资、市场营销、保险、医疗卫生、产品制造业、 通信网络管理行业已得到广泛应用。在北美， 数据挖掘技术已经成功地应用于社会生活的方方面面，如政府管理决策、商业经营、科学研究和企业决策支持等领域，都可以使名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 5 页 - - - - - - - - - 144用数据挖掘技术来解决一些问题。国内企业运用数据挖掘技术来协助业务活动的应用还处于初步阶段， 成功应用的案例还比较少，这对研究数据挖掘技术和工具的研究人员以及开发商来说我国是
5、一个具有巨大潜力的市场。所以，对把握各种数据挖掘技术之间的比较分析变得尤为重要。2 数据挖掘技术的定义 数据挖掘（ Data Mining ）, 又称为基于数据库的知识发现（KDD ），简而言之，就是从大量的、不完全的、模糊的、随机的实际应用数据中，提取隐含在其中的有用信息和知识的过程，是一种深层次的数据分析方法。从数据挖掘的角度看，数据仓库是数据挖掘实施的平台。挖掘技术是一种分析和决策手段，主要根据人工智能、机器学习、统计学的原理，以数据仓库或者数据集市为基础，分析和挖掘历史数据，找出隐藏在这些数据内的关系模式，反映数据的内在特性，对数据所包含的信息做更高层次的抽象。3 数据挖掘技术的种类
6、数据挖掘使用的技术很多，其中主要包括统计方法、机器学习方法、 和神经网络方法和数据库方法。统计方法可细分为回归分析、判别分析、聚类分析、探索性分析等。机器学习方法可细分为归纳学习方法（决策树、规则归纳）、基于范例学习、遗传算法等。神经网络方法可细分为钱箱神经网络（BP算法） 、自组织神经网络等。数据库方法主要是多维数据分析或OLAP方法，另外还有面向属性的归纳方法。由于每一种数据挖掘技术都有其自身的特点和实现的步骤，对数据的形式有具体的要求，并且与具体的应用问题密切相关，因此成功的应用数据挖掘技术以达到目标过程本身就是一件很复杂的事情，下面主要从挖掘任务和可获得的数据信息两个角度来讨论对数据挖
7、掘技术的比较。4 数据挖掘技术的比较4.1 挖掘任务使用上的分析 数据挖掘的任务是从数据中发现模式。根据挖掘任务， 数据挖掘可分为概念描述、聚集发现、关联规则发现、分类发现、回归发现和序列模式发现等。在选择使用某种数据挖掘技术之前， 首先要将待解决的商业问题转化成正确的数据挖掘的任务，然后根据挖掘的任务来选择具体使用某一种或几种挖掘技术。下面具体的分析每一种挖掘任务应使用哪些挖掘技术。（1）概念描述概念描述是描述式数据挖掘的最基本形式。它以简洁汇总的形式描述给定的任务相关数据集， 提供数据的有趣的一般特性。概念描述由特征化和比较组成。数据特征化是目标类数据的一般特征或特性的汇总。通常，用户指定
8、类的数据通过数据库查询收集。例如，为研究上一年销售增加10%的软件产品的特征，可以通过执行一个SQL 查询收集关于这些产品的数据。概念的特征化有两种一般方法：基于数据立方体OLAP的方法和面向属性归纳的方名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 5 页 - - - - - - - - - 145法。二者都是基于属性或维的概化方法数据特征的输出可以用多种形式提供。包括饼图、条图、 曲线、 多维数据立方体和包括交叉表在内的多维表。数据区分是将目标类对象的一般特征与一个或
9、多个对比类对象的一般特征比较。用于数据区分的方法与用于数据特征化的方法类似。 总之， 进行概念描述挖掘时一般采用面向数据库的方法，另外还可以采用机器学习方法的基于范例学习技术。与机器学习方法相比，面向数据库的概念描述导致在大型数据库和数据仓库中的有效性和可伸缩性。（2）聚集发现聚集是把整个数据库分成不同的群组。它的目的是要群与群之间差别很明显，而同一个群之间的数据尽量相似。聚集在电子商务上的典型应用是帮助市场分析人员从客户基本库中发现不同的客户群，并且用购买模式来刻画不同客户群的特征。此外聚类分析可以作为其它算法（如特征和分类等）的预处理步骤，这些算法再在生成的簇上进行处理。与分类不同，在开始
10、聚集之前你不知道要把数据分成几组，也不知道怎么分（依照哪几个变量）。因此在聚集之后要有一个对业务很熟悉的人来解释这样分群的意义。很多情况下一次聚集你得到的分群对你的业务来说可能并不好，这时你需要删除或增加变量以影响分群的方式，经过几次反复之后才能最终得到一个理想的结果。聚类方法主要有两类，包括统计方法和神经网络方法。自组织神经网络方法和K-均值是比较常用的聚集算法。（3）关联规则发现关联分析是寻找在同一个事件中出现的不同项的相关性，比如在一次购买活动中所买不同商品的相关性。序列模式与此类似，它寻找的是事件之间时间上的相关性，如对股票涨跌的分析。用于规则发现的对象主要是事务型数据库，分析的是售货
11、数据，也称货篮数据。关联规则发现任务的本质是要在数据库中发现强关联规则，利用这些关联规则可以了解客户的行为，这对于改进零售业等商业活动的决策很有帮助的。例如，可以帮助改进商品的摆放（把顾客经常同时买的商品摆放在一起），帮助如何规划市场（互相搭配进货）等。在数据挖掘研究增长、 STEM 、AIS、DHP 等-领域，对于关联分析的研究开展的比较深入，人们提出了多种关联规则的挖掘算法，如APRIORI 、STEM 、AIS 、DHP。（4）算法分类发现分类要解决的问题是为一个事件或对象归类。设有一个数据库和一组具有不同特征的类别（标记），该数据库中的每一个记录都赋予一个类别的标记，这样的数据库称为示
12、例数据库或训练集。 分类分析就是通过分析示例数据库中的数据，为每个类别做出准确的描述或建立分析模型或挖掘出分类规则，然后用这个分类规则对其它数据库中的记录进行分类。在电子商务中分类分析可以预测客户响应，如哪些客户最倾向于对直接邮件推销做出回应，又有哪些客户可能会换他的手机服务提供商，或进行商店定位，如按成功的商店、一般商店和失败商店排列得出这3 类商店各自具有的属性，然后选择包含位置属性的地理数据库，分析每一预期的商店位置属性，以确定预期的商店定位属于哪一类。只有那些符合成功一类要求的名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - -
13、- 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 5 页 - - - - - - - - - 146商店位置才作为商店定位的候选。用于分类分析的技术有很多，典型方法有统计方法的贝叶斯分类、 机器学习的判定树归纳分类、神经网络的后向传播分类等。最近数据挖掘技术也将关联规则用于分类问题。另外还有一些其它分类方法，包括k最临近分类、MBR 、遗传算法、粗糙集和模糊集方法。目前，尚未发现有一种方法对所有数据都优于其它方法。实验研究表明，许多算法的准确性非常相似，其差别是统计不明显，而训练时间可能显著不同。一般的，大部分神经网络和涉及样条的统计分类与大部分判定树方法相比，趋向于计算量大。（5
14、）回归发现回归是通过具有已知值的变量来预测其他变量的值。它与分类类似， 差别在于前者的预测值是连续的， 而后者是离散的。在最简单的情况下，回归采用的是象线性回归这样的标准统计技术， 但在大多数现实世界中的问题是不能用简单的线性回归所能预测的。如商品的销售量、股票价格、产品合格率、利润的大小等，很难找到简单有效的方法来预测，因为要描述这些事件的变化所需的变量以上百计，且这些变量本身往往都是非线性的。为此人们又发明了许多新的手段来试图解决这个问题，如逻辑回归、决策树、神经网络等。一般同一个模型既可用于回归也可用于分类，如CART决策树算法既可以用于建立分类树，也可建立回归树。神经网络也一样。（6）
15、序列模式发现序列模式分析和关联分析类似，其目的也是为了挖掘数据之间的联系，但序列模式分析的侧重点在于分析数据间的前后序列关系。序列模式分析描述的问题是：在给定交易序列数据库中， 每个序列是按照交易时间排列的一组交易集，挖掘序列函数作用在这个交易序列数据库上， 返回该数据库中出现的高频序列。在进行序列模式分析时，同样也需要有用户输入最小值信度C 和最小支持度S。另外序列关联规则挖掘中采用的Apriori特性可以用于序列模式的挖掘，另一类挖掘此类模式的方法是基于数据库投影的序列模式生长技术。4.2 理解获得数据信息的比较对可以挖掘的数据进行分析，理解可以获得的数据的信息：内容、字段类型、记录之间的
16、关系。可能影响数据挖掘技术比较的数据性质主要有：（1）种类字段： 关联分析和连接分析只适用于种类字段。决策树也可以很容易的用于种类字段。但是有一个忠告：就是当种类的值较多的时候，效果可能就会比较差，当然如果限制分支的个数的时候，决策树的效果还是不错的。神经元网络， 可以将种类字段转化成数值字段，但是这样就给种类字段强加了一个先后次序。当然也可以将种类字段作为多个输入，但是当值很多时，这种方法就成问题了。（2）数值字段： 神经元网络将所有输入转化到01 之间。 MBR 和聚集检测通过距离函数来处理数值字段。决策树可以通过splitter 数值来处理数值字段。对于关联分析，则必须将数值变量区间化成
17、种类变量，但是区间的选择是一个很困难的问题。（3）每条记录都有大量的字段（独立）：记录中的字段很多，神经元网络和MBR 技术名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 5 页 - - - - - - - - - 147会受其影响，关联规则挖掘也会受影响。而决策树受其影响的程度就比较的小。（4）多个目标字段（非独立）：对于存在多个依赖变量的情况，神经元网络是最佳的选择。（5）记录是变长的：只有关联规则和连接分析可以直接处理变长记录。对于其他的技术，数据需要一些预处理，可
18、以生成一些统计字段，将一条记录拆分成几条记录，每个含有记录号。（6） 有时间顺序的数据：神经元网络， 关联规则对时间顺序的数据的处理能力比较的好。决策树也能处理时间顺序，但是需要的数据准备就相对较多一点。（7）自由文本数据：MBR 技术最适合。5 总结 以上是从挖掘任务使用上的分析以及理解获得的数据信息两个方面对数据挖掘技术做一个简单的比较和分析，从这些简单的分析当中我们可以了解到聚集算法在电子商务问题上应用得比较广泛，而关联规则分析对改进零售业等商业活动的决策很有帮助。同时， 算法分类解决的主要问题是为一个事件或对象归类。比如说，对数据库中的每个记录赋予一个标记，然后通过分析这些数据来分类，
19、从而去判断其它数据库中的记录。而回归发现是通过具有已知值的变量来预测其他变量的值，它与算法分类类似，差别仅在于前者的预测值是连续的，后者是离散的。 6 结束语总而言之， 在选择一种数据挖掘技术我们应根据商业问题的特点来决定采用哪种数据挖掘形式比较合适。应选择符合数据的模型的算法，确定合适的模型和参数。只有选择好正确的数据挖掘技术，才能真正发挥数据挖掘的作用，使企业在激烈的市场竞争中做出正确的决策，保持有力的竞争优势。参 考 文 献1 刘同明，等，数据挖掘技术及其应用，国防工业出版社，2001 年 9 月2 潘福铮数据挖掘中的关联规则湖北大学学报（自然科学版）2002（12）3 Jiawei Han,Micheline Kambr.数据挖掘概念与技术M. 北京 :高等教育出版社，2001. 4 Claude Seidman.SQL Server 2000 数据挖掘技术指南M. 刘艺，王鲁军，蒋丹丹译 .北京：机械工业出版社，2002 年 1 月 10. 5 王光宏，蒋平. 数据挖掘综述J. 同济大学学报（自然科学版），2004,（2）： 112118. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 5 页 - - - - - - - - -