频繁项集挖掘Apriori算法及其Python实现

Apriori算法是通过限制候选产生发现频繁项集。

Apriori算法使用一种称为逐层搜索的迭代方法,其中k项集用于探索(k+1)项集。首先,通过扫描数据库,累计每个项的计数,并收集满足最小支持度的项,找出频繁1项集的集合,记为L1。然后,使用L1找出频繁2项集的集合L2,使用L2找出L3,如此下去,直到不能再找到频繁k项集。

为了提高频繁项集逐层产生的效率,一种称为先验性质(Apriori property)的重要性质用于压缩搜索空间。

先验性质:频繁项集的所有非空子集也一定是频繁的。

其实,算法的描述理解起来是困难的,有例子帮助理解最好不过。恩,盗图一张。

20130609110737296.png

Python实现:

我们的期望:

输入:数据库中数据和最小支持度
输出:频繁项集
例:
输入:数据,[['A','B','C','D'],['B','C','E'],['A','B','C','E'],['B','D','E'],['A','B','C','D']];最小支持度:0.7
输出:[['B'], ['C'], ['B', 'C']]

写一个方法 def apriori(D, minSup),参数D就是输入的数据库数据,minSup是最小支持度。

def apriori(D, minSup):
    
    '''频繁项集用keys表示,
    key表示项集中的某一项,
    cutKeys表示经过剪枝步的某k项集。
    C表示某k项集的每一项在事务数据库D中的支持计数
    '''
    #先求出1项集的集合及其支持计数,注意此处C1是字典,key为项集,value是计数,与下不同,下的C是列表只有计数
    C1 = {}
    for T in D:
        for I in T:
            if I in C1:
                C1[I] += 1
            else:
                C1[I] = 1

    _keys1 = C1.keys()

    #此处对keys的存储格式进行处理,为了方便后边由此得出k+1项集的集合
    keys1 = []
    for i in _keys1:
        keys1.append([i])

    n = len(D)
    cutKeys1 = []
    #对keys1(1项集)进行剪枝步
    for k in keys1[:]:
        if C1[k[0]]*1.0/n >= minSup:
            cutKeys1.append(k)
    
    cutKeys1.sort()

总之,对于1项集要进行特殊处理,然后再用迭代的方法求k+1项集。
好,迭代来了:

    all_keys = []
    while keys != []:
        C = getC(D, keys)
        cutKeys = getCutKeys(keys, C, minSup, D)
        for key in cutKeys:
            all_keys.append(key)
        keys = aproiri_gen(cutKeys)

    return all_keys

注意,all_keys是全局变量,存储所有通过剪枝步的k项集。
函数getC(D, keys)是对keys中的每一个key进行计数,函数getCutKeys(keys, C, minSup, D)是剪枝步的实现,函数aproiri_gen(cutKeys)是由k项集获得k+1项集(连接步)。

这样,算法Apriori就实现了,输入输出试一下:

D = [['A','B','C','D'],['B','C','E'],['A','B','C','E'],['B','D','E'],['A','B','C','D']]
F = apriori(D, 0.7)
print '\nfrequent itemset:\n', F

屏幕快照 2015-05-26 下午5.35.16.png

把最小支持度改成0.5试试:
屏幕快照 2015-05-26 下午5.36.39.png

恩,没有问题。

完整代码见:https://github.com/youthpasses/apriori

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 194,088评论 5 459
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 81,715评论 2 371
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 141,361评论 0 319
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 52,099评论 1 263
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 60,987评论 4 355
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 46,063评论 1 272
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 36,486评论 3 381
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 35,175评论 0 253
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 39,440评论 1 290
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 34,518评论 2 309
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 36,305评论 1 326
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 32,190评论 3 312
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 37,550评论 3 298
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 28,880评论 0 17
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 30,152评论 1 250
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 41,451评论 2 341
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 40,637评论 2 335

推荐阅读更多精彩内容