Tải bản đầy đủ

Luận văn:Khai phá dữ liệu và thuật toán khai phá luật kết hợp song song pdf

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN







LÊ THỊ VIỆT HOA







KHAI PHÁ DỮ LIỆU VÀ THUẬT TOÁN KHAI PHÁ
LUẬT KẾT HỢP SONG SONG



Chuyên ngành: KHOA HỌC MÁY TÍNH
Mã số : 60.48.01



LUẬN VĂN THẠC SĨ CÔNG NGHỆ THÔNG TIN






Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐOÀN VĂN BAN






THÁI NGUYÊN 2008
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
LỜI CẢM ƠN
Xin chân thành cảm ơn Thầy giáo PGS.TS Đoàn Văn Ban đã tận tình
chỉ dạy và hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập và làm luận văn.
Tôi cũng xin xin lời biết ơn chân thành đến quý Thầy giáo, cô giáo Viện
Công nghệ Thông đã tận tình giảng dạy, trang bị cho tôi những kiến thức quý
báu trong suốt quá trình học tập tại Khoa.
Xin cảm ơn tất cả các anh chị em học viên Cao học khóa 5, cám ơn cán
bộ công chức, giảng viên – Khoa Công nghệ Thông tin - Đại học Thái Nguyên
đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập và làm luận văn.
Cuối cùng xin cảm ơn gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi
trong suốt thời gian học tập và hoàn thành luận văn này.

Thái Nguyên, tháng 9 năm 2008
Tác giả
Lê Thị Việt Hoa











Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn



LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài khoa học “Khai phá dữ liệu và thuật toán khai
phá luật kết hợp song song” này là công trình nghiên cứu của bản thân tôi.
Các số liệu và kết quả nghiên cứu nêu trong luận văn này là trung thực, được
các tác giả cho phép sử dụng và các tài liệu tham khảo như đã trình bày trong
luận văn. Tôi xin chịu trách nhiệm về luận văn của mình.















Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
MỤC LỤC
Trang phụ bìa Trang
Lời cám ơn
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt
Danh mục các hình vẽ
Mở đầu
1
Chương 1: TỔNG QUAN VỀ KHAI PHÁ DỮ LIỆU

3
1.1.
Khái niệm
3
1.2.
Kiến trúc của một hệ thống khai phá dữ liệu
3
1.3.
Các giai đoạn của quá trình khai phá dữ liệu
4
1.4.
Một số kỹ thuật khai phá dữ liệu
6
1.5.
Các cơ sở dữ liệu phục vụ cho khai phá dữ liệu
10
1.6.
Các phương pháp chính trong khai phá dữ liệu
11
1.7.
Các ứng dụng của khai phá dữ liệu
13
1.8
. Khai phá dữ liệu và các lĩnh vực liên quan
14
1.9.
Các thách thức trong phát hiện tri thức và khai phá dữ liệu
15
1.10.
Kết luận chương 1
16
Chương 2: KHAI PHÁ LUẬT KẾT HỢP TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU
17
2.1.
Mở đầu
17
2.2
Luật kết hợp
18
2.2.1
Các khái niệm cơ bản
18
2.2.2.
Khai phá luật kết hợp
21
2.2.3.
Cách tiếp cận khai phá luật kết hợp
22
2.3
Luật kết hợp cơ sở
24
2.3.1 Phát hiện các tập mục phổ biến
24
2.3.2
Sinh luật kết hợp
30
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2.4. Khai phá luật kết hợp với một số khái niệm mở rộng
32
2.4.1.
Giới thiệu
32
2.4.2.
Khai phá luật kết hợp trọng số
32
2.4.3
Khai phá luật kết hợp tổng quát
43
2.5.
Kết luận chương 2
49
Chương 3: MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHAI PHÁ LUẬT KẾT HỢP
SONG SONG VÀ PHÂN TÍCH ĐÁNH GIÁ CÁC THUẬT TOÁN

50
3.1.
Nguyên lý thiết kế thuật toán song song
50
3.2. Hư ớng tiếp cận chính trong thiết kế thuật toán khai phá luật kết hợp song song
51
3.2.1.
Mô hình song song dữ liệu
51
3.2.2.
Mô hình song song thao tác
51
3.3.
Một số thuật toán khai phá luật kết hợp song song
52
3.3.1 Thuật toán Count Distribution (CD)
52
3.3.2. Thuật toán Data Distribution (DD)
54
3.3.3. Thuật toán Candidate Distribution
58
3.3.4. Thuật toán song song Fp-Growth
60
3.3.5 Thuật toán song song Eclat
65
3.4. Phân tích, đánh giá và so sánh việc thực hiện thuật toán
71
3.4.1. Phân tích và đánh giá thuật toán song song
71
3.4.2. So sánh việc thực hiện các thuật toán
73
3.5. Kết luận chương 3
74
Kết luận
75
Tài liệu tham khảo
77





Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

Ký hiệu
Diễn giải
C
k
Tập các k-itemset ứng viên
k
C

Tập các k-itemset ứng viên mà TID của giao dịch sinh ra
liên kết với tập mục ứng viên
Conf
Độ tin cậy (Confidence)
CFPT
FP-Tree điều kiện cơ sở (Fisst conditional FP-Tree)
D
Cơ sở dữ liệu giao dịch
D
i
Phần thứ i của cơ sở dữ liệu D
Item
Mục
Itemset
Tập mục
I
Tập các mục
KDD
Phát hiện tri thức trong cơ sở dữ liệu (Knowledge Discovery
in Database)
CSDL
Cơ sở dữ liệu (Database)
k-itemset
Tập mục gồm k mục
L
k
Tập các k-itemset phổ biến
MPI
Truyền thông điệp
minconf
Ngưỡng tin cậy tối thiểu
minsup
Ngưỡng hỗ trợ tối thiểu
OLAP
Phân tích trực tuyến
OLTP
Xử lý giao dịch trực tuyến
SC
Số đếm hỗ trợ (support count)
sup
Độ hỗ trợ (support)
T
Giao dịch (transaction)
Tid
Định danh của giao dịch
Tid-List
Danh sách các định danh của giao dịch
X ⇒Y
Luật kết hợp (với X là tiền đề, Y là hệ quả)


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG
Trang
Hình 1.1. Khám phá tri thức trong cơ sở dữ liệu điển hình 3
Hình 1.2. Các bước của quy trình khai phá dữ liệu 5
Hình 1.3: Cây quyết định 7
Hình 1.4: Mẫu kết quả của nhiệm vụ phân cụm dữ liệu 8
Hình 1.5: Mẫu kết quả của nhiệm vụ hồi quy 8
Hình 1.6: Một số lĩnh vực liên quan đến khai phá dữ liệu
14
Hình 2.1. Sơ đồ tổng quan của thuật toán khai phá tập mục phổ biến

24
Hình 2.2: Ví dụ thuật toán Apriori 28
Bảng 2.1.a. Thông tin của một cửa hàng bán lẻ 33
Bảng 2.1.b. Tập giao dịch D của cửa hàng 33
Hình 3.1. Mô hình song song dữ liệu
51
Hình 3.2. Mô hình song song thao tác 52
Hình 3.3. Sơ đồ thuật toán Count Distribution
52
Hình 3.4. Phát hi ện các tập mục phổ biến bởi thuật toán song song CD 54
Hình 3.5. Sơ đồ mô tả thuật toán Data Distribution 55
Hình 3.6: Sơ đồ luồng thuật toán Data Distribution
56
Hình 3.7: Phát hi ện các tập mục phổ biến bởi thuật toán song song DD 57
Hình 3.8: Các phân hoạch CSDL và các FP-Tree cục bộ ban đầu 61
Bảng 3.1: Các mẫu điều kiện cơ sở và các FP-Tree điều kiện cơ sở 62
Hình 3.9: Quá trình sinh tập phổ biến bởi 2 bộ xử lý P
1
và P
2
63
Hình 3.10: Quá trình chuyển đổi CSDL theo chiều dọc 70

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
1

MỞ ĐẦU
Với sự bùng nổ và phát triển của công nghệ thông tin đã mang lại nhiều
hiệu quả đối với khoa học cũng như các hoạt động thực tế, trong đó khai phá dữ
liệu là một lĩnh vực mang lại hiệu quả thiết thực cho con người. Khai phá dữ
liệu đã giúp người sử dụng thu được những tri thức hữu ích từ những cơ sở dữ
liệu hoặc các kho dữ liệu khổng lồ khác.
Cơ sở dữ liệu trong các đơn vị, tổ chức kinh doanh, quản lý khoa học
chứa đựng nhiều thông tin tiềm ẩn, phong phú và đa dạng, đòi hỏi phải có
những phương pháp nhanh, phù hợp, chính xác, hiệu quả để lấy được những
thông tin bổ ích. Những “ tri thức” chiết suất từ nguồn cơ sở dữ liệu trên sẽ là
nguồn thông tin hỗ trợ cho lãnh đạo trong việc lên kế hoạch hoạt động hoặc
trong việc ra quyết định sản xuất kinh doanh. T iến hành công việc như vậy
chính là thực hiện quá trình phát hiện tri thức trong cơ sở dữ liệu (Knowledge
Discovery in Database) mà trong đó kỹ thuật khai phá dữ liệu (Data Mining)
cho phép phát hiện những tri thức tiềm ẩn. Để lấy được thông tin mang tính tri
thức trong khối dữ liệu khổng lồ, cần thiết phải phát triển các kỹ thuật có khả
năng tích hợp các dữ liệu từ các hệ thống giao dịch khác nhau, chuyển chúng
thành một tập hợp các cơ sở dữ liệu ổn định có chất lượng. Các kỹ thuật như vậy
được gọi là kỹ thuật tạo kho dữ liệu và môi trường các dữ liệu nhận được khi áp
dụng các kỹ thuật tạo kho dữ liệu nói trên được gọi là kho dữ liệu (Data
Warehouse) [19, 24].
Một trong các nội dung cơ bản nhất trong khai phá dữ liệu và rất phổ biến
là phát hiện các luật kế t hợp. Phương pháp này nhằm tìm ra các tập thuộc tính
thường xuất hiện đồng thời trong cơ sở dữ liệu và rút ra các luật về ảnh hưởng
của một tập thuộc tính dẫn đến sự xuất hiện của một (hoặc một tập) thuộc tính
khác như thế nào. Bên cạnh đó, nhu cầu song song hóa và xử lý phân tán là rất
cần thiết hiện nay bởi kích thước lưu trữ dữ liệu ngày càng nhiều nên đòi hỏi tốc
độ xử lý cũng như dung lượng bộ nhớ hệ thống phải đảm bảo. Vì thế, yêu cầu
cần có những thuật toán song song hiệu quả cho việc phát hiện luật kết hợp.
Ứng dụng khai phá dữ liệu đã mang lại những lợi ích to lớn trong việc
tổng hợp và cung cấp những thông tin trong các nguồn cơ sở dữ liệu lớn. Hơn
nữa hiện nay nhu cầu song song hóa và xử lý phân tán là rất cần thiết bởi kích
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
2

thước dữ liệu lưu trữ ngày càng lớn nên đòi hỏi tốc độ xử lý cũng như dung
lượng bộ nhớ hệ thống phải đảm bảo Vì thế, yêu cầu cần có những thuật toán
song song hiệu quả cho luật kết hợp.
Phương pháp nghiên cứu của luận văn là tổng hợp các kết quả dự a trên
các bài báo khoa học trong một số hội thảo quốc tế và các bài báo chuyên
ngành, từ đó trình bày các vấn đề khai phá dữ liệu và xây dựng một số thuật
toán khai phá luật kết hợp song song.
Nội dung luận văn được trình bày trong 3 chương và phần kết luận
Chương 1: Tổng quan về khai phá dữ liệu: Giới thiệu tổng quan về quá
trình khai phá dữ liệu, kho dữ liệu và khai phá dữ liệu; kiến trúc của một hệ
thống khai phá dữ liệu; Nhiệm vụ chính và các phương pháp khai phá dữ liệu.
Chương 2: Khai phá luật kết hợp song song: Chương này trì nh bày tổng
quan về luật kết hợp; phát biểu bài toán khai phá dữ liệu, phát hiện luật kết hợp;
các khái niệm cơ bản luật kết hợp và các phương pháp khai phá luật kết hợp;
khai phá luật kết hợp với một số khái niệm mở rộng.
Chương 3: Một số phương pháp khai phá luật kết hợp song song và phân
tích đánh giá các thuật toán song song .

Thái Nguyên 01 tháng 10 năm 2008
Tác giả
Lê Thị Việt Hoa







Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
3


Chương 1
TỔNG QUAN VỀ KHAI PHÁ DỮ LIỆU
1.1. Khái niệm
Khai phá dữ liệu là một khái niệm ra đời vào những năm cuối của thập kỷ
80, nó là quá trình tìm kiếm, khám phá d ưới nhiều góc độ khác nhau nhằm phát
hiện các mối liên hệ, quan hệ giữa các dữ liệu, đối tượng bên trong CSDL, kết
quả của việc khai phá là xác định các mẫu hay các mô hình tồn tại bên trong
nhưng chúng nằm ẩn ở các CSDL [3]. Về bản chất nó là giai đoạn duy nhất rút
trích và tìm ra được các mẫu, các mô hình hay thông tin mới, tri thức tiềm ẩn có
trong CSDL chủ yếu phục vụ cho mô tả và dự đoán. Đây là giai đoạn quan trọng
nhất trong quá trình phát hiện tri thức từ CSDL, các tri thức này hỗ trợ trong việc
ra quyết định, điều hành trong khoa học và kinh doanh.
Khai phá dữ liệu là tiến trình khám phá tri thức tiềm ẩn trong các CSDL,
cụ thể hơn, đó là tiến trình lọc, sản sinh những tri thức hoặc các mẫu tiềm ẩn,
chưa biết những thông tin hữu ích từ các CSDL lớn.
1.2. Kiến trúc của một hệ thống khai phá dữ liệu
Khai phá d ữ liệu là quá trình rút trích thông tin bổ ích từ những kho dữ liệu lớn.
Khai phá d ữ liệu là quá trình chính trong khai phá tri th ức từ cơ sở dữ liệu.
Kiến trúc của một hệ thống khai phá dữ liệu có các thành [2] phần như sau:

Hình 1.1. Khám phá tri thức trong cơ sở dữ liệu điển hình

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
4

• CSDL, kho dữ liệu hoặc lưu trữ thông tin khác: Đây là một hay các tập
CSDL, các khi dữ liệu, các trang tính hay các dạng khác của thông tin được lưu trữ.
Các kỹ thuật làm sách dữ liệu và tích hợp dữ liệu có thể được thực hiện.
• Máy chủ CSDL (Database or Warehouse Server): Máy chủ có trách
nhiệm lấy những dữ liệu thích hợp dựa trên những yêu cầu khám phá của người
dùng.
• Cơ sở tri thức (Knowledge-base): Đây là miền tri thức dùng để tìm kiếm
hay đánh giá độ quan trọng của các mẫu kết quả thu được. Tri thức này có thể
bao gồm một sự phân cấp khái niệm dùng để tổ chức các thuộc tính hay các giá
trị thuộc tính ở các mức trừu tượng khác nhau.
• Máy khai phá dữ liệu (Data mining engine): là một hệ thống khai phá
dữ liệu cần phải có một tập các Modul chức năng để thực hiện công việc, chẳng
hạn như kết hợp, phân lớp, phân cụm.
• Modul đánh giá mẫu ( Pattern evaluation): Bộ phận tương tác với các
Modul khai phá dữ liệu để tập trung vào việc duyệt tìm các mẫu đáng được quan
tâm. Nó có thể dùng các ngưỡng về độ quan tâm để lọc mẫu đã khám phá được.
Cũng có thể Modul đánh giá mẫu được tích hợp vào Modul khai phá dữ liệu,
tùy theo cách cài đặt của phương pháp khai phá dữ liệu được dùng.
• Giao diện đồ họa cho người dùng (Graphical user interface) Bộ phận
này cho phép người dùng giao tiếp với hệ thống khai phá dữ liệu. Thông qua
giao diện này người dùng tương tác với hệ thống bằng cách đặc tả một yêu cầu
khai phá hay một nhiệm vụ, c ung cấp thông tin trợ giúp cho việc tìm kiếm và
thực hiện khai phá thăm dò trên các kết quả khai phá trung gian. Ngoài ra bộ
phận này còn cho phép người dùng xem các lược đồ CSDL, lược đồ kho dữ liệu,
các đánh giá mẫu và hiển thị các mẫu trong các khuôn dạng khác nhau.
1.3. Các giai đoạn của quá trình khai phá dữ liệu
Các thuật toán khai phá dữ liệu thường được mô tả như những chương
trình hoạt động trực tiếp trên tệp dữ liệu. Với các phương pháp học máy và
thống kê trước đây, bước đầu tiên là thuật toán thường nạp toàn bộ tệp (file) dữ
liệu vào trong bộ nhớ. Khi chuyển sang các ứng dụng công nghiệp liên quan đến
việc khai phá các kho dữ liệu lớn, mô hình này không thể đáp ứng được. Không
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
5

chỉ bởi nó không thể nạp hết dữ liệu vào trong bộ nhớ mà còn khó có thể chiết
xuất dữ liệu ra các tệp đơn giản để phân tích.







Hình 1.2. Các bước của quy trình khai phá dữ liệu
Quá trình xử lý khai phá dữ liệu bắt đầu bằng việc xác định chính xác vấn
đề cần giải quyết. Sau đó sẽ xác định dữ liệu liên quan dùng để xây dựng giải
pháp. Tiếp theo là thu thập dữ liệu có liên quan và xử lý chúng thành dạng sao
cho thuật toán khai phá dữ liệu có thể hiểu được.
Quá trình khai phá dữ liệu [2] trải qua ba bước:
Bước một: Lọc dữ liệu được thực hiện trong quá trình tiền xử lý. Công
việc đầu tiên là tích hợp và chỉnh sửa dữ liệu. Khi dữ liệu được thu thập từ nhiều
nguồn khác nhau nên có thể có những sự sai sót, dư thừa và trùng lặp. Lọc dữ
liệu là cắt bỏ những dư thừa để dữ liệu được định dạng thống nhất. Dữ liệu sau
khi lọc và chỉnh sửa sẽ nhỏ hơn, xử lý nhanh chóng hơn.
Ví dụ, trong bài toán tìm quy luật mua hàng của khách hàng trong một
siêu thị, ta tìm xem khách hàng thường cùng mua những mặt hàng nào để sắp
xếp những món hàng đó gần nhau. Từ dữ liệu nguồn do siêu thị cung cấp, có thể
có nhiều thuộc tính không cần thiết cho khai phá dữ liệu như: Mã khách hàng,
nhà cung cấp, đơn giá hàng, người bán hàng… Các dữ liệu này cần cho quản lý
bán hàng nhưng không cần cho khai phá dữ liệu, ta loại bỏ các thuộc tính này
khỏi dữ liệu trước khi khai phá dữ liệu.
Bước hai: Khai phá dữ liệu, là công việc chính, sử dụng các thuật toán
khác nhau để khai phá các kiến thức tiềm ẩn trong dữ liệu.
Xác
định
nhiệm
vụ
Xác
định dữ
liệu liên
quan
Thu thập
và tiền
xử lý dữ
liệu
Giải thuật
khai phá
dữ liệu
DL trực
tiếp
Thống kê tóm tắt
Mẫu
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
6

Bước ba: Sau xử lý, là quá trình ước lượng kết quả khai phá theo yêu cầu
của người dùng. Nhiều kỹ thuật khai phá dữ liệu được ứng dụng cho một nguồn dữ
liệu, các kỹ thuật cho các kết quả có thể khác nhau. Các kết quả được ước lượng
bởi những quy tắc nào đó, nếu cuối cùng kết quả không thỏa mãn yêu cầu, chúng ta
phải làm lại với kỹ thuật khác cho đến khi có kết quả mong muốn.
1.4. Một số kỹ thuật khai phá dữ liệu
Mục đích của khai phá dữ liệu là chiết xuất ra các tri thức có lợi cho kinh
doanh hay cho nghiên cứu khoa học… Do đó, ta có thể xem mục đích của khai
phá dữ liệu sẽ là mô tả các sự kiện và dự đoán. Các mẫu khai phá dữ liệu phát
hiện được nhằm vào mục đích này. Dự đoán liên quan đến việc sử dụng các biến
hoặc các đối tượng (bản ghi) trong CSDL để chiết xuất ra các mẫu, dự đoán
được những giá trị chưa biết hoặc những giá trị tương lai của các biến đáng quan
tâm. Mô tả tập trung vào việc tìm kiếm các mẫu mô tả dữ liệu mà con người có
thể hiểu được.
Để đạt được những mục đích này, nhiệm vụ chính của khai phá dữ liệu
bao gồm như sau:
Phân lớp dữ liệu [24]
Khái niệm phân lớp dữ liệu được Han và Kamber đưa ra năm 2000. Phân
lớp dữ liệu là xây dựng một mô hình mà có thể phân các đối tượng thành những
lớp để dự đoán giá trị bị mất tại một số thuộc tính của dữ liệu hay tiên đoán giá
trị của dữ liệu sẽ xuất hiện trong tương lai.
Quá trình phân lớp dữ li ệu được thực hiện qua hai bước. Bước thứ nhất:
Dựa vào tập hợp dữ liệu huấn luyện, xây dựng một mô hình mô tả những đặc
trưng của những lớp dữ liệu hoặc những khái niệm, đây là quá trình học có giám
sát, học theo mẫu được cung cấp trước. Bước thứ hai: Từ những lớp dữ liệu
hoặc những khái niệm đã được xác định trước, dự đoán giá trị của những đối
tượng quan tâm.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
7

Một kỹ thuật phân lớp dữ liệu được Han và Kamber đưa ra là cây quyết định.
Mỗi nút của cây đại diện một quyết định dựa vào giá trị thuộc tính tương ứng. Kỹ
thuật này đã được nhiều tác giả nghiên cứu và đưa ra nhiều thuật toán.
Một ví dụ tiêu biểu về cây quyết định:










Hình 1.3: Cây quyết định
Trong hình 1.3 là một cây quyết định cho lớp mua laptop, chỉ ra một
khách hàng sẽ mua hay không mua một laptop. Mỗi nút lá đại diện một lớp mà
đánh giá mua laptop là Yes hay No. Sau khi mô hình này được xây dựng, chúng
ta có thể dự đoán việc có thể mua một laptop hay không dựa vào những thuộc
tính khách hàng mới là tuổi và nghề nghiệp. Cây quyết định có thể ứng dụng
rộng rãi trong nhiều hoạt động của đời sống thực.
Phân nhóm dữ liệu [13, 24]
Phân nhóm là kỹ thuật khai phá dữ liệu tương tự như phân lớp dữ liệu.
Tuy nhiên, sự phân nhóm dữ liệu là quá trình học không được giám sát, là quá
trình nhóm nhữn g đối tượng vào trong những lớp tương đương, đến những đối
tượng trong một nhóm là tương đương nhau, chúng phải khác với những đối
tượng trong những nhóm khác. Trong phân lớp dữ liệu, một bản ghi thuộc về
lớp nào là phải xác định trước, trong khi phân nhóm không xác định trước.
Trong phân nhóm, những đối tượng được nhóm lại cùng nhau dựa vào sự giống
nhau của chúng. Sự giống nhau giữa những đối tượng được xác định bởi những
chức năng giống nhau. Thông thường những sự giống nhau về định lượng như
khoảng cách hoặc độ đo khác được xác định bởi những chuyên gia trong lĩnh
vực của mình.
Tuổi
30-35

>35

Yes
Sinh viên
Giáo sư
Yes
No
Yes
No
TID
















Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
8








Hình 1.4: Mẫu kết quả của nhiệm vụ phân cụm dữ liệu
Đa số các ứng dụng phân nhóm được sử dụng trong sự phân chia thị
trường. Với sự phân nhóm khách hàng vào trong từng nhóm, những doanh nghiệp
có thể cung cấp những dịch vụ khác nhau tới nhóm khách hàng một cách thuận
lợi. Ví dụ, dựa vào chi tiêu, số tiền trong tài khoản và việc rút tiền của khách
hàng, một ngân hàng có thể xếp những khách hàng vào những nhóm khác nhau.
Với mỗi nhóm, ngân hàng có thể cho vay những khoản tiền tương ứng cho việc
mua nhà, mua xe, … Trong trường hợp này ngân hàng có thể cung cấp những
dịch vụ tốt hơn, và cũng chắc chắn rằng tất cả các khoản tiền cho vay đều có thể
thu hồi được. Ta có thể tham khảo một khảo sát toàn diện về kỹ thuật và thuật
toán phân nhóm trong.
Hồi qui (Regression): Là việc học một hàm ánh xạ từ một tập dữ liệu thành một
biến dự đoán có giá trị thực. Nhiệm vụ hồi qui tương tự như phân lớp, điểm
khác nhau chính là ở chỗ thuộc tính để dự báo là liên tục chứ không rời rạc [13,
23]. Việc dự báo các giá trị số thường được làm bởi các phương pháp thống kê
cổ điểm chẳng hạn như hồi qui tuyến tính. Tuy nhiên, phương pháp mô hình hóa
cũng được sử dụng [13, 24].





+
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+
+
+ + +
+
+ +
+
+
+
nhóm 1
+ +
nhóm 2
nhóm 3
Nợ
Thu nhập
+
+
+
đường hồi quy
tuyến tính
Nợ
Thu nhập
+
+ +
+
+
+
0
0 0
0
0
0
0
0
0
0
0 0
0 0
Hình 1.5: Mẫu kết quả của nhiệm vụ hồi quy

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
9

Ứng dụng của hồi quy là rất nhiều, ví dụ: dự đoán số lượng sinh vật phát
quang hiện thời trong khi rừng bằng cách dò tìm vi sóng bằng thiết bị cảm biến
từ xa; dự đoán khả năng tử vong của bệnh nhân khi biết các kết quả xét nghiệm
chuẩn đoán; dự đoán nhu cầu tiêu thụ một sản phẩm mới bằng một hàm chi tiêu
quảng cáo… hình 1.5 chỉ ra mẫu kết quả hồi quy tuyến tính đơn giản, ở đây tổng
số nợ được điều chỉnh cho phù hợp giống như một hàm thu nhập tuyến tính.
Việc điều chỉnh này là không đáng kết bởi vì chỉ tồn tại một tương quan yếu
giữa hai biến.
Tổng hợp (summarization): Là công việc liên quan đến các phương pháp tìm
kiếm một mô tả cô đọng cho tập con dữ liệu [23, 24]. Các kỹ thuật tổng hợp
thường được áp dụng trong việc phân tích dữ liệu có tính thăm dò và báo cáo tự
động.
Mô hình hóa phụ thuộc (dependency modeling): Là việc tìm kiếm mô hình mô
tả các phụ thuộc quan trọng giữa các biến. Mô hình phụ thuộc tồn tại ở hai mức:
 Mức cấu trúc của mô hình (thường dưới dạng đồ thị) xác định các biến phụ
thuộc cục bộ vào các biến khác;  Mức định lượng của mô hình xác định mức
độ phụ thuộc của các biến [13, 24]. Những phụ thuộc này thường được biểu thị
dưới dạng luật.
Quan hệ phụ thuộc cũng có thể biểu diễn dưới dạng mạng tin cậy [24].
Đó là đồ thị có hướng không có dạng chu trình, các nút biểu diễn thuộc tính và
trọng số chỉ liên kết phụ thuộc giữa các nút đó.
Phát hiện sự thay đổi và độ lệch (change and deviation dectection): Nhiệm vụ
này tập trung vào khám phá những thay đổi có ý nghĩa trong dữ liệu dựa vào các
giá trị chuẩn hay độ đo đã biết trước, phát hiện độ lệch đáng kể giữa nội dung
của tập con dữ liệu và nội dung mong đợi. Hai mô hình độ lệch thường dùng là
lệch theo thời gian và lệch theo nhóm. Độ lệch theo thời gian là sự thay đổi có
nghĩa của dữ liệu theo thời gian. Độ lệch theo nhóm là sự khác nhau giữa dữ
liệu trong hai tập con dữ liệu, tính cả trường hợp tập con của đối tượng này
thuộc tập con kia, nghĩa là xác định dữ liệu trong một nhóm con của đối tượng
có khác nhau đáng kể so với toàn bộ đối tượng [13, 24].

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
10

1.5. Các cơ sở dữ liệu phục vụ cho khai phá dữ liệu
Dựa vào những kiểu dữ liệu mà kỹ thuật khai phá áp dụng, có thể chia dữ
liệu thành các loại khác nhau.
Cơ sở dữ liệu quan hệ
Đến nay, hầu hết dữ liệu được lưu giữ dưới dạng cơ sở dữ liệu quan hệ.
Cơ sở dữ liệu quan hệ là một nguồn tài nguyên lớn nhất chứa những đối tượng
mà chúng ta cần khai phá. Cơ sở dữ liệu quan hệ có cấu trúc cao, dữ liệu được
mô tả bởi một tập những thuộc tính và lưu trong những bảng. Khai phá dữ liệu
trên cơ sở dữ liệu quan hệ chủ yếu tập trung khai phá mẫu. Ví dụ, trong cơ sở dữ
liệu của một ngân hàng, ta có thể tìm được những khách hàng có mức chi tiêu
cao, ta có thể phân loại những khách hàng này dựa vào quá trình chi tiêu của họ.
Cũng với việc phân tích những mục chi tiêu của khách hàng, chúng ta có thể
cung cấp một số thông tin của khách hàng đến những doanh nghiệp khác. Giả sử
rằng một khách hàng chi mỗi tháng 500 đô la cho thời trang, nếu được phép,
ngân hàng có thể cung cấp thông tin về khách hàng này cho những cửa hàng
thời trang.
Cơ sở dữ liệu giao tác
Cơ sở dữ liệu giao tác là tập hợp những bản ghi giao dịch, trong đa số các
trường hợp chúng là những bản ghi các dữ liệu hoạt động của doanh nghiệp, tổ
chức. Với tính phổ biến của máy tính và thương mại điện tử, ngày nay có rất
nhiều cơ sở dữ liệu giao tác. Khai phá dữ liệu trên cơ sở dữ liệu giao tác tập
trung vào khai phá luật kết hợp, tìm mối tương quan giữa những mục dữ liệu
của bản ghi giao dịch. Nghiên cứu sâu về cơ sở dữ liệu giao tác được mô tả chi
tiết ở phần sau.
Cơ sở dữ liệu không gian
Cơ sở dữ liệu không gian bao gồm hai phần: Phần thứ nhất là dữ liệu
quan hệ hay giao tác, phần thứ hai là thông tin định vị hoặc thông tin địa lý.
Những luật kết hợp trên cơ sở dữ liệu không gian mô tả mối quan hệ giữa các
đặc trưng trong cơ sở dữ liệu không gian. Dạng của luật kết hợp không gian có
dạng X ⇒ Y, với X, Y là tập hợp những vị từ không gian. Những thuật toán
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
11

khai phá luật kết hợp không gian tương tự như khai phá luật kết hợp nhưng thêm
những vị từ về không gian.
Cơ sở dữ liệu có yếu tố thời gian
Giống như cơ sở dữ liệu không gian, cơ sở dữ liệu có yếu tố thời gian bao
gồm hai phần: Phần thứ nhất là dữ liệu quan hệ hay giao tác, phần thứ hai là
thông tin về thời gian xuất hiện dữ liệu ở phần thứ nhất. Những luật kết hợp có
yếu tố thời gian có nhiều thông tin hơn những luật kết hợp cơ bản. Ví dụ, từ luật
kết hợp cơ bản {Bia} ⇒ {Thuốc lá}, với dữ liệu có yếu tố thời gian chúng ta có
thể có nhiều luật: Độ hỗ trợ của luật {Bia} ⇒ {Thuốc lá} là 20% từ 9 giờ đến
13 giờ, là 50% trong thời gian 19 giờ tới 22 giờ. Rõ ràng rằng, những người bán
lẻ có thể xác định chiến lược để buôn bán tốt hơn.
Hầu hết nghiên cứu về lĩnh vực này ngày nay hình thành một hướng khai
phá dữ liệu mới gọi là khai phá mẫu lặp liên tục, khai phá tập mục dữ liệu
thường xuyên trong cơ sở dữ liệu thời gian.
Cơ sở dữ liệu đa phương tiện
Số lượng trang web đang bùng nổ trên thế giới, web có mặt ở khắp mọi nơi,
duyệt web đã là nhu cầu của mọi tầng lớp trong xã hội. Thông tin trên web đang phát
triển với tốc độ rất cao, khai phá thông tin trên web (web mining) đ ã trở thành một lĩnh
vực nghiên cứu chính của khai phá dữ liệu, được các nhà nghiên cứu đặc biệt quan tâm.
Khai phá d ữ liệu web thông thường được chia thành ba phạm trù chính: Khai phá cách
dùng web (web usage mining), khai phá c ấu trúc web (web structure mining) và khai
phá n ội dung web (web content mining).
Khai phá cách dùng web tập trung vào việc khai phá thông tin của người
truy nhập web. Với những thông tin này người khai phá dữ liệu có thể cung cấp
những thông tin hữu ích cho người dùng và các nhà kinh doanh.
1.6. Các phương pháp chính trong khai phá d ữ liệu
• Phân lớp và dự đoán (Classification & Prediction)
Xếp một đối tượng vào một trong những lớp đa biết. Ví dụ : phân lớp
vùng địa lý theo dữ liệu thời tiết. Đối với hướng tiếp cận này thường áp dụng
một số kỹ thuật như học máy (Machine learning), cây quyết định (Decision
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
12

tree), mạng nơron nhân tạo (Neural network). Với hướng này, người ta còn gọi
là học có giám sát hạy học có thầy (Supervised learning).
• Phân cụm và phân đoạn (Clusterring and Segmentation)
Sắp xếp các đối tượng theo từng cụm (số lượng và tên của cụm chưa
được biết trước). Các đối tượng được gom cụm sao cho mức độ tương tự giữa
các đối tượng trong cùng một cụm là lớn nhất và mức độ tương tự giữa các đối
tượng nằm trong các cụm khác nhau là nhỏ nhất. Lớp bài toán phân cụm còn
được gọi là học không giám sát hạy học không thầy.
• Luật kết hợp (Association rules)
Luật kết hợp là dạng luật biểu diễn tri thức ở dạng khá đơn giản. Mục tiêu
của phương pháp này là phát hiện và đưa ra các mối liên hệ giữa các giá trị dữ
liệu trong cơ sở dữ liệu. Mẫu đầu của giải thuật khai phá dữ liệu là tập luật kết
hợp tìm được.
Ví dụ về luật kết hợp: Một cửa hàng bán văn phòng phẩm đăng thông tin
quảng cáo mỗi tuần trên một tờ báo địa phương. Khi một mặt hàng, chẳng hạn
như mực in đã được chỉ định bán giảm giá, người bán hàng xác định các mặt
hàng khác nào sẽ được mua cùng lúc với mực in. Họ thấy rằng giấy A4 và mực
in được khách hàng mua cùng chiếm 30% và kẹp giấy được mua kèm với mực
in là 40%. Dựa vào các mối quan hệ này, người bán hàng bày bán giấy A4 và
kẹp giấy gần với mặt hàng mực in khi bán giảm giá. Họ cũng quyết định không
đưa các mặt hàng này vào danh sách các mặt hàng giảm giá. Các hành động này
nhằm mục đích tăng thêm toàn bộ khối lượng hàng bán ra bởi việc bán các mặt
hàng mua mực in.
Có 2 luật kết hợp được đề cập ở ví dụ trên. Luật thứ nhất là: “30% khách
hàng mua mực in lẫn giấy A4 ”. Luật thứ hai là: “40% khách hàng khi mua mực
in thì cũng mua kẹ p giấy”. Các luậ t kết hợp này thường được sử dụng bởi các
cửa hàng bán lẻ để phân tích các giao dịch của cửa hàng. Đối với người quan lý
kinh doanh, các luậ t kết hợp được phát hiện có thể được dùng trong chiến dịch
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
13

quảng cáo, tiếp thị, quản lý hàng tồn kho và dự trữ hàng. Các luật kết hợp cũng
được sử dụng cho các ứng dụng khác như dự đoán lỗi, cho các mạng điện thoại
bằng việc xác định các sự kiện xuất hiện trước đó.
• Khai phá chuỗi theo thời gian (Sequential temporal patterns)
Cũng tương tự như khai phá dữ liệu bằng luật kết hợp nhưng có thêm tính
thứ tự và tính thời gian. Hướng tiếp cận này được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực
tài chính và thị trường chứng khoán bởi vì chúng có tính dự báo cao.
• Mô tả khái niệm và tổng hợp hóa (Summarization)
Liên quan đến các phương pháp tìm kiếm một mô tả cho một tập con dữ
liệu. Các kỹ thuật toán tắt thường được áp dụng cho các phân tích dữ liệu tương
tác có tính thăm dò và tạo báo cáo tự động.
1.7. Các ứng dụng của khai phá dữ liệu
Khai phá dữ liệu tuy là một lĩnh vực mới nhưng đã thu hút được sự quan
tâm của rất nhiều nhà nghiên cứu, nhờ có nhiều những ứng dụng trong thực tiễn,
các ứng dụng điển hình, có thể liệt kê như sau:
- Phân tích dữ liệu và hỗ trợ ra quyết định (Analysis & decition support).
- Điều trị trong y học (Medical): mối liên hệ giữa triệu chứng, chuẩn đoán
và phương pháp điều trị (chế độ dinh dưỡng, thuốc men, phẫu thuật).
- Phân lớp văn bản, tóm tắt văn bản và phân lớp các trang Web (Text
mining & Web mining).
- Tin sinh học (Bio-informatics): Tìm kiếm, đối sánh các hệ gen và thông
tin di truyền, mối liên hệ giữa một số hệ gen và một số bệnh di truyền.
- Nhận dạng.
- Tài chính và thị trường chứng khoán (Finance & stock market): Phân
tích tình hình tài chính và dự đoán giá cổ phiếu.
- Bảo hiểm (Insurance).
- Giáo dục (Education).

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
14

1.8. Khai phá dữ liệu và các lĩnh vực liên quan








Hình 1.6: Một số lĩnh vực liên quan đến khai phá dữ liệu
Phát hiện tri thức và khai phá dữ liệu được coi là trung tâm của nhiều
ngành khoa học, nó liên quan đến rất nhiều ngành, nhiều lĩnh vực khác nhau
như tài chính, ngân hàng, thương mại, y tế, giáo dục, thống kê, máy móc, trí tuệ
nhân tạo, cơ sở dữ liệu, thuật toán học, tính toán song song, thu nhận tri thức
trong các hệ chuyên gia, quan sát dữ liệu.
Lĩnh vực học máy và nhận dạng mẫu là giống nhau trong khai phá dữ liệu
nghiên cứu các lý thuyết và thuật toán của hệ thống trích ra các mẫu và mô hình
dữ liệu. Khai phá dữ liệu tập trung vào việc mở rộng các lý thuyết và thuật toán
cho các vấn đề về tìm ra các mẫu đặc biệt, đây được coi là những mẫu hữu ích
hoặc tri thức quan trọng tập dữ liệu lớn.
Đặc biệt, phát hiện tri thức và khai phá dữ liệu rất gần gũi với lĩnh vực
thống kê, sử dụng các phương pháp thống kê để mô hình dữ liệu và phát hiện
các mẫu, luật…, kho dữ liệu và các công cụ xử lý trực tuyến (OLAP – online
analytical processing) tập trung vào phân tích dữ liệu đa chiều, tốt hơn SQL
trong tính toán và phân tích thống kê đa chiều cũng liên quan chặt chẽ đến khai
phá dữ liệu.
Đặc trưng của hệ thống khai phá dữ liệu là nhờ vào các phương pháp
thuật toán và kỹ thuật từ những lĩnh vực khác nhau, nhằm mục đích cuối cùng là
trích ra tri thức từ dữ liệu trong CSDL khổng lồ.
Khai phá dữ liệu
Cơ sở dữ liệu
Thương mại
Y tế
Thống kê
Giáo dục
Các ngành
khoa học khác
Máy móc, trí
tuệ nhân tạo
Tài chính,
ngân hàng
Thuật toán học
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
15

1.9. Các thách thức trong phát hiện tri thức và khai phá dữ liệu
Khai phá dữ liệu ngày càng đóng một vai trò quan trọng trong việc tìm ra
các tri thức thực sự có ích, hiệu quả tiềm ẩn trong các khối dữ liệu thông tin
khổng lồ vẫn hàng ngày đang được thu thập, lưu trữ để giúp các cá nhân và tổ
chức đưa ra được các quyết định chính xác và nhanh chóng. Tuy đã có rất nhiều
các giải pháp và phương pháp được ứng dụng trong khai phá dữ liệu nhưng trên
thực tế quá trình này vẫn gặp không ít khó khăn và thách thức như:
- Cơ sở dữ liệu lớn
- Số chiều các thuộc tính lớn
- Thay đổi dữ liệu và tri thức có thể làm cho các mẫu đã phát hiện
không còn phù hợp
- Dữ liệu bị thiếu hoặc bị nhiễu
- Quan hệ giữa các trường phức tạp
- Giao tiếp với người sử dụng và kết hợp với các tri thức đã có
- Tích hợp với các hệ thống khác
Cơ sở dữ liệu lớn có thể lớn về số lượng các bản ghi, lớn về số lượng các
thuộc tính trong CSDL. Số lượng các bản ghi trong CSDL lớn có khi dung
lượng tới hàng gigabyte, terabyte; số các thuộc tính trong CSDL có thể rất nhiều
và đa dạng. Để giải quyết vấn đề này, người ta thường đưa ra một ngưỡng nào
đó cho CSDL bằng các cách như chiết xuất mẫu, xấp xỉ hoặc xử lý song song.
Trong CSDL khi mà số các thuộc tính là rất lớn , cùng với số lượng lớn
các bản ghi sẽ dẫn đến kích thước độ phức tạp của bài toán tăng lên. Vì vậy,
không gian tìm kiếm, không gian trạng thái gia tăng, n hiều mẫu hay mô hình
thừa, trùng lặp phát sinh nhiều luật thừa, đây được coi là vấn đề nan giải trong
quá trình khai phá dữ liệu. Nhằm giải quyết được những vấn đề trên , phải sử
dụng một số các tri thức đã biết trước để loại bỏ và trích lọc ra những dữ liệu
thích hợp với yêu cầu của bài toán.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
16

Vấn đề dữ liệu bị thay đổi phụ thuộc theo thời gian, có nghĩa là dữ liệu bị
ảnh hưởng và phụ thuộc vào thời điểm quan sát, lấy mẫu, thời điểm khai phá.
Kết quả đạt được sau khai phá cũng gây không ít khó khăn cho khai phá dữ liệu,
như các mẫu được khai phá ở bước trước, có thể không còn giá trị hay vô nghĩa
đối với thời điểm sử dụng, hoặc có thể làm nhiễu hay phát sinh hiệu ứng phụ
làm sai lệch kết quả. Để khắc phục được vấn đề này cần phải chuẩn hóa, cải
tiến, nâng cấp các mẫu, các mô hình và có thể xem các thay đổi này là mục đích
của khai phá và tìm kiếm các mẫu bị thay đổi.
Thuộc tính không phù hợp, các bộ giá trị không đầy đủ, bị thiếu giá trị
trong các miền thuộc tính đã làm ảnh hưởng rất lớn trong khai phá dữ liệu .
Trong quá trình khai phá dữ liệu, khi các hệ thống tương tác với nhau phụ thuộc
nhau mà thiếu vắng một vài giá trị nào đó , sẽ dẫn đến các mẫu không được
chính xác, bị thiếu, không đầy đủ. Để giải quyết cho vấn đề này, người ta coi sự
thiếu vắng của các dữ liệu này là giá trị ẩn, chưa biết và có thể được tiên đoán
bằng một số phương pháp nào đó.
Quan hệ phức tạp giữa các thuộc tính trong CSDL cũng là vấn đề cần
được quan tâm. Những bộ thuộc tính có cấu trúc, phân lớp phức tạp, có mối liên
hệ phức tạp với nhau trong CSDL đòi hỏi khai phá dữ liệu phải có các giải pháp,
các kỹ thuật để có thể áp dụng được, nhận ra được các mối quan hệ này trong
quá trình khai phá dữ liệu.
1.10. Kết luận chương 1
Các tri thức tiềm ẩn trong các CSDL có ý nghĩa rất lớn trong nhiều lĩnh
vực vì vậy việc phát hiện, rút trích tự động các tri thức ẩn từ các tập hợp dữ liệu
lớn thông qua các mẫu, mô hình dữ liệu càng đóng một vai trò hết sức quan
trọng, đặc biệt là trong bối cảnh hiện nay khi mà sự phát triển nhanh chóng của
các ứng dụng công nghệ thông tin ở nhiều ngành nghề trong đời sống xã hội ,
ngày càng tạo ra nhiều CSDL khổng lồ. Chương này trình bày tóm tắt các
phương pháp khai phá dữ liệu phổ biến, các thành phần chủ yếu của một giải
thuật khai phá dữ liệu và những thành tựu cũng như những thách thức trong khai
phá dữ liệu. Trong các phương pháp khai phá dữ liệu, khai phá các luật kết hợp
là một trong những lĩnh vực đang được quan tâm và nghiên cứu mạnh mẽ.
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
17

Chương 2
KHAI PHÁ LUẬT KẾT HỢP TRONG CƠ SỞ DỮ LIỆU
2.1. Mở đầu
Khai phá dữ liệu là quá trình phát hiện ra các thômg tin có giá trị tiềm ẩn
trong CSDL và được xem như là một công đoạn trong quá trình khai thác tri
thức. Chức năng của khai phá dữ liệu bao gồm phân lớp, phân cụm, dự đoán và
phân tích kết hợp. Ứng dụng khai phá kết hợp là một trong những ứng dụng
quan trọng của khai phá dữ liệu. Luật kết hợp được giới thiệu đầu tiên vào năm
1993 [19], được sử dụng để xác định các mối quan hệ giữa các tập thuộc tính
trong CSDL. Việc xác định các quan hệ này không được dựa vào các đặc tính
dữ liệu vốn có của chúng (như các phụ thuộc hàm), mà nên dựa vào sự xuất hiện
cùng lúc của các thuộc tính dữ liệu.
Ví dụ 1.1
Trong một hiệu sách lưu lại các phiếu mua sách, người ta phát hiện ra
rằng: Trong số những người mua quyển "Các khái niệm và kỹ thuật khai phá dữ
liệu" thì có 40% số người đó mua thêm quyển " Hệ quản trị cơ sở dữ liệu", và
25% mua thêm quyển "Kho dữ liệu".
Trong ví dụ trên, tìm được hai luật kết hợp:
- Có 40% số người mua quyển " Các khái niệm và kỹ thuật khai phá dữ
liệu" thì đồng thời mua quyển "Hệ quản trị cơ sở dữ liệu".
- Có 25% số người mua quyển " Các khái niệm và kỹ thuật khai phá dữ
liệu" thì đồng thời mua quyển "Kho dữ liệu".
Với những quy tắc được khám phá trên, ta có thể sắp xếp các quyển sách
có liên quan với nhau ở v ị trí gần nhau để giúp cho người mua sách thuận tiện
hơn. Những quy tắc đó cũng giúp cho nhà sách có chiến lược kinh doanh tốt
hơn.
Luật kết hợp được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:
Kinh doanh, sản xuất, giao thông, viễn thông, giáo dục, quản lý thị trường, …
Số hóa bởi Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn
18

Luật kết hợp cho biết phạm vi mà trong đó, sự xuất hiện của tập các thuộc
tính A nào đó trong các bản ghi của CSDL D sẽ kéo theo sự xuất hiện của tập
các thuộc tính khác B, cũng trong những bản ghi đó, có dạng A ⇒ B. Mỗi luật
kết hợp được đặc trưng bởi một cặp tỷ lệ đó, là độ hỗ trợ và độ tin cậy. Thông
tin mà luậ t kết hợp mang lại là rất to lớn và hỗ trợ đáng kể cho quá trình ra
quyết định trong kinh doanh cũng như trong nghiên cứu khoa học.
2.2 Luật kết hợp
2.2.1 Các khái niệm cơ bản [18, 22]
Đặt: I = {i
1
,…,i
n
}: tập n mục (Item, còn gọi là thuộc tính) phân biệt.
D: CSDL giao dịch
Mỗi giao dịch (Transaction - còn gọi là bản ghi - record) T ∈ D được
định nghĩa như một tập con các mục trong I (T ⊆ I) và có một định danh duy
nhất có dạng <TID, i
1
,…, i
k
>.
Một giao dịch T ∈ D hỗ trợ cho tập mục X, X ⊆ I nếu nó chứa tất cả các
mục của X, nghĩa là X ⊆ T, trong một số trường hợp người ta dùng ký hiệu
T(X) để chỉ tập các giao dịch hỗ trợ cho X. Ký hiệu sup(X) (support(X) hoặc
s(X)) là tỷ lệ phần trăm của các giao dịch hỗ trợ X trên tổng các giao dịch có
trong D, nghĩa là:
sup(X) = P
r
(X) =
{ }
||
|
D
TXDT ⊆∈
(2.1)
Ta có 0 ≤ sup(X) ≤ 1 với mọi tập mục X.
Định nghĩa 2.1: Cho một tập X ⊆ I và một ngưỡng hỗ trợ tối thiểu
(minimum support) minisup∈ (0,1] (được xác định bởi người sử dụng). Một tập
mục X được gọi là một tập mục phổ biến (Frequent Itemset hoặc Large Iteset)
với độ hỗ trợ tối thiểu minsup nếu và chỉ nếu sup(X) ≥ minsup.
Một tập mục phổ biến được sử dụng như là một tập đáng quan tâm trong
các thuật toán, ngược lại, những tập mục không phải tập mục phổ biến là những
tập không đáng quan tâm. Trong các trình bày sau này, ta sử dụng những cụm từ

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×

×