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數據挖掘相關演算法

發布時間:2025-06-29 22:30:55

㈠ 數據挖掘的十大經典演算法,總算是講清楚了,想提升自己的趕快收藏

一個優秀的數據分析師,除了要掌握基本的統計學、數據分析思維、數據分析工具之外,還需要掌握基本的數據挖掘思想,幫助我們挖掘出有價值的數據,這也是數據分析專家和一般數據分析師的差距所在。

國際權威的學術組織the IEEE International Conference on Data Mining (ICDM) 評選出了數據挖掘領域的十大經典演算法:C4.5, k-Means, SVM, Apriori, EM, PageRank, AdaBoost, kNN, Naive Bayes, and CART.

不僅僅是選中的十大演算法,其實參加評選的18種演算法,實際上隨便拿出一種來都可以稱得上是經典演算法,它們在數據挖掘領域都產生了極為深遠的影響。今天主要分享其中10種經典演算法,內容較干,建議收藏備用學習。

1. C4.5

C4.5演算法是機器學習演算法中的一種分類決策樹演算法,其核心演算法是ID3演算法. C4.5演算法繼承了ID3演算法的優點,並在以下幾方面對ID3演算法進行了改進:

1) 用信息增益率來選擇屬性,克服了用信息增益選擇屬性時偏向選擇取值多的屬性的不足;

2) 在樹構造過程中進行剪枝;

3) 能夠完成對連續屬性的離散化處理;

4) 能夠對不完整數據進行處理。

C4.5演算法有如下優點:產生的分類規則易於理解,准確率較高。其缺點是:在構造樹的過程中,需要對數據集進行多次的順序掃描和排序,因而導致演算法的低效(相對的CART演算法只需要掃描兩次數據集,以下僅為決策樹優缺點)。

2. The k-means algorithm 即K-Means演算法

k-means algorithm演算法是一個聚類演算法,把n的對象根據他們的屬性分為k個分割,k < n。它與處理混合正態分布的最大期望演算法很相似,因為他們都試圖找到數據中自然聚類的中心。它假設對象屬性來自於空間向量,並且目標是使各個群組內部的均 方誤差總和最小。

3. Support vector machines

支持向量機,英文為Support Vector Machine,簡稱SV機(論文中一般簡稱SVM)。它是一種監督式學習的方法,它廣泛的應用於統計分類以及回歸分析中。支持向量機將向量映射到一個更 高維的空間里,在這個空間里建立有一個最大間隔超平面。在分開數據的超平面的兩邊建有兩個互相平行的超平面。分隔超平面使兩個平行超平面的距離最大化。假定平行超平面間的距離或差距越大,分類器的總誤差越小。一個極好的指南是C.J.C Burges的《模式識別支持向量機指南》。van der Walt 和 Barnard 將支持向量機和其他分類器進行了比較。

4. The Apriori algorithm

Apriori演算法是一種最有影響的挖掘布爾關聯規則頻繁項集的演算法。其核心是基於兩階段頻集思想的遞推演算法。該關聯規則在分類上屬於單維、單層、布爾關聯規則。在這里,所有支持度大於最小支持度的項集稱為頻繁項集,簡稱頻集。

5. 最大期望(EM)演算法

在統計計算中,最大期望(EM,Expectation–Maximization)演算法是在概率(probabilistic)模型中尋找參數最大似然 估計的演算法,其中概率模型依賴於無法觀測的隱藏變數(Latent Variabl)。最大期望經常用在機器學習和計算機視覺的數據集聚(Data Clustering)領域。

6. PageRank

PageRank是Google演算法的重要內容。2001年9月被授予美國專利,專利人是Google創始人之一拉里·佩奇(Larry Page)。因此,PageRank里的page不是指網頁,而是指佩奇,即這個等級方法是以佩奇來命名的。

PageRank根據網站的外部鏈接和內部鏈接的數量和質量倆衡量網站的價值。PageRank背後的概念是,每個到頁面的鏈接都是對該頁面的一次投票, 被鏈接的越多,就意味著被其他網站投票越多。這個就是所謂的「鏈接流行度」——衡量多少人願意將他們的網站和你的網站掛鉤。PageRank這個概念引自 學術中一篇論文的被引述的頻度——即被別人引述的次數越多,一般判斷這篇論文的權威性就越高。

7. AdaBoost

Adaboost是一種迭代演算法,其核心思想是針對同一個訓練集訓練不同的分類器(弱分類器),然後把這些弱分類器集合起來,構成一個更強的最終分類器 (強分類器)。其演算法本身是通過改變數據分布來實現的,它根據每次訓練集之中每個樣本的分類是否正確,以及上次的總體分類的准確率,來確定每個樣本的權 值。將修改過權值的新數據集送給下層分類器進行訓練,最後將每次訓練得到的分類器最後融合起來,作為最後的決策分類器。

8. kNN: k-nearest neighbor classification

K最近鄰(k-Nearest Neighbor,KNN)分類演算法,是一個理論上比較成熟的方法,也是最簡單的機器學習演算法之一。該方法的思路是:如果一個樣本在特徵空間中的k個最相似(即特徵空間中最鄰近)的樣本中的大多數屬於某一個類別,則該樣本也屬於這個類別。

9. Naive Bayes

在眾多的分類模型中,應用最為廣泛的兩種分類模型是決策樹模型(Decision Tree Model)和樸素貝葉斯模型(Naive Bayesian Model,NBC)。 樸素貝葉斯模型發源於古典數學理論,有著堅實的數學基礎,以及穩定的分類效率。

同時,NBC模型所需估計的參數很少,對缺失數據不太敏感,演算法也比較簡單。理論上,NBC模型與其他分類方法相比具有最小的誤差率。 但是實際上並非總是如此,這是因為NBC模型假設屬性之間相互獨立,這個假設在實際應用中往往是不成立的,這給NBC模型的正確分類帶來了一定影響。在屬 性個數比較多或者屬性之間相關性較大時,NBC模型的分類效率比不上決策樹模型。而在屬性相關性較小時,NBC模型的性能最為良好。

10. CART: 分類與回歸樹

CART, Classification and Regression Trees。 在分類樹下面有兩個關鍵的思想。第一個是關於遞歸地劃分自變數空間的想法(二元切分法);第二個想法是用驗證數據進行剪枝(預剪枝、後剪枝)。在回歸樹的基礎上的模型樹構建難度可能增加了,但同時其分類效果也有提升。

參考書籍:《機器學習實戰》

㈡ 急用!!!數據挖掘的六種常用演算法和技術分別是什麼

數據挖掘技術和演算法技術:概念方法

演算法:一步一步具體實現的細節

不同的目標要調用不同的技術

數據挖掘根據其目標分為說明性(Prescriptive)和描述性 (Descriptive)數據挖掘兩種

不同的Data Type調用不同技術

三種數據挖掘技術

自動聚集檢測;決策樹;神經網路

原因: 大量的商業軟體應用

覆蓋了數據挖掘一個較廣的范圍

直接數據挖掘目標是預言,估值,分類,預定義目標變數的特徵行為

神經元網路;決策樹

間接數據挖掘:沒有目標變數被預言,目的是發現整個數據集的結構

聚集檢測

自動聚集檢測

方法

K-均值是講整個數據集分為K個聚集的演算法。

K-均值聚集檢測如何工作

隨機選取K個記錄,作為種子節點;

對剩餘的記錄集合,計算每個記錄與K個種子節點的距離,將每個記錄歸到最近的那個種子節點,這樣整個記錄集初次劃分為K個聚集;

對每個聚集,計算聚集的質心(聚集中心點);

以每個質心為種子節點,重復上述步驟,直至聚集不再改變。

Consequences of Choosing Clustering

選擇距離函數

選擇合適的聚集數

對聚集的解釋

構造決策樹

可視化看聚集如何受輸入變數的影響

單變數測試

什麼時候使用聚集檢測

決策樹

決策樹分類

決策樹分為分類樹和回歸樹兩種,分類樹對離散變數做決策樹,回歸樹對連續變數做決策樹。

一般的數據挖掘工具,允許選擇分裂條件和修剪規則,以及控制參數(最小節點的大小,最大樹的深度等等),來限制決策樹的overfitting。

決策樹如何工作

決策樹是一棵樹,樹的根節點是整個數據集合空間,每個分節點是對一個單一變數的測試,該測試將數據集合空間分割成兩個或更多塊。每個葉節點是屬於單一類別的記錄。

首先,通過訓練集生成決策樹,再通過測試集對決策樹進行修剪。決策樹的功能是預言一個新的記錄屬於哪一類。

決策樹如何構建

通過遞歸分割的過程構建決策樹。

尋找初始分裂

整個訓練集作為產生決策樹的集合,訓練集每個記錄必須是已經分好類的。

決定哪個屬性(Field)域作為目前最好的分類指標。一般的做法是窮盡所有的屬性域,對每個屬性域分裂的好壞做出量化,計算出最好的一個分裂。量化的標準是計算每個分裂的多樣性(diversity)指標GINI指標。

樹增長到一棵完整的樹

重復第一步,直至每個葉節點內的記錄都屬於同一類。

數據的修剪

選擇決策樹的結果

處理輸入變數

樹和規則

選擇最好的屬性的能力

什麼時候使用決策樹

神經網路

神經元模型

生物模型

人工神經元

神經網模型

網的拓撲結構:層次(前饋,反饋);全連通

學習方法:有教員的(出入均知道);無教員的(輸出不知道)

運行機制:同步;非同步

神經網路的基本特點

大量簡單節點的復雜連接;高度並行處理;分布式存儲,信息存在整個網中,用權值體現出來,有聯想能力,可以從一個不完整的信息恢復出完整信息;自組織、自學習。

六種常用於模式識別的神經網路分類器

Hopfield Net

Harmming Net

Carpenter/Grossberg 分類器

單層感知網

多層感知網

Kohonen的自組織特性圖

㈢ 用於數據挖掘的分類演算法有哪些,各有何優劣

1、樸素貝葉斯(Naive Bayes, NB)

簡單,就像做一些數數的工作。

如果條件獨立假設成立的話,NB將比鑒別模型(如Logistic回歸)收斂的更快,所以你只需要少量的訓練數據。

如果你想做類似半監督學習,或者是既要模型簡單又要性能好,NB值得嘗試.


2.Logistic回歸(Logistic Regression, LR)

LR有很多方法來對模型正則化。比起NB的條件獨立性假設,LR不需要考慮樣本是否是相關的。

如果你想要一些概率信息(如,為了更容易的調整分類閾值,得到分類的不確定性,得到置信區間),或者希望將來有更多數據時能方便的更新改進模型,LR是值得使用的.


3.決策樹(Decision Tree, DT)

DT是非參數的,所以你不需要擔心野點(或離群點)和數據是否線性可分的問題(例如,DT可以輕松的處理這種情況:屬於A類的樣本的特徵x取值往往非常小或者非常大,而屬於B類的樣本的特徵x取值在中間范圍)。

DT的主要缺點是容易過擬合,這也正是隨機森林(Random Forest, RF)(或者Boosted樹)等集成學習演算法被提出來的原因。

此外,RF在很多分類問題中經常表現得最好,且速度快可擴展,也不像SVM那樣需要調整大量的參數,所以最近RF是一個非常流行的演算法.


4.支持向量機(Support Vector Machine, SVM)

很高的分類正確率,對過擬合有很好的理論保證,選取合適的核函數,面對特徵線性不可分的問題也可以表現得很好。

SVM在維數通常很高的文本分類中非常的流行。由於較大的內存需求和繁瑣的調參,我認為RF已經開始威脅其地位了.

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