本书得到国家自然科学基金（No.61672329, No.61373149,No.61773246）的资助This monograph was sponsored by National Natural ScienceFoundation of China No.61672329, No.61373149,No.61773246前言大数据时代悄然到来，数据挖掘技术正面临着前所未有的机遇和挑战。作为数据挖掘领域的重要研究课题，频繁模式挖掘和关联规则发现受到持续而广泛的关注，并且涌现大量经典理论、高效算法和新兴应用领域。挖掘频繁项集是关联规则发现中的关键技术和步骤，其决定了关联规则发现过程的总体性能，目前已广泛应用于市场销售、文本挖掘和公众健康等领域。在实际应用中，由于技术手段有限、测量设备误差、通信开销限制和用户隐私保护等诸多因素的影响，获得的原始数据往往存在不确定性。同时，受到主客观条件的限制，频繁模式挖掘过程中也会带来一系列的不确定性，这些不确定性在挖掘过程中不断传播和积累，可能导致挖掘出的知识与真实结果之间存在较大误差甚至毫无意义。传统的挖掘方法未将这些因素考虑进去，只简单地认为挖掘出的知识一般都是有用的和确定的，致使传统的频繁模式挖掘方法在处理不确定数据时面临着得到的挖掘结果异常却难以解释的窘态。这显然是不科学和不妥当的。因此，针对不确定频繁模式挖掘的研究显得尤为重要，并日益受到广大研究人员的关注。本书主要针对两类典型的不确定数据即概率数据和容错数据进行概率频繁模式挖掘和近似频繁模式挖掘的研究，并应用在中医药诊疗数据环境下，实现基于不确定数据的高效频繁模式挖掘。本书的主要工作和成果总结如下。1 研究了实际应用中常见的各种不确定数据，分析了数据不确定性产生的原因。综述了目前常用的不确定数据模型和主要的不确定频繁模式挖掘算法，包括不确定频繁项集挖掘、不确定序列模式挖掘、不确定频繁子图挖掘、不确定高效用项集挖掘和不确定加权频繁项集挖掘技术，总结了各种不确定频繁模式挖掘技术的优缺点，并指出未来可能的发展方向。智能数据挖掘面向不确定数据的频繁模式前言2 针对概率数据中垂直格式的数据表示形式，提出一种基于Eclat框架的概率频繁项集精确挖掘算法UBEclat。首先，对于采用垂直数据格式的概率数据，设计了一种适用于Eclat框架，旨在提高算法执行效率的双向排序策略；然后，基于概率频度的定义，提出采用分而治之方法的概率频繁项集精确挖掘算法。在基准数据集和真实数据集上的对比实验表明，UBEclat算法能够依据支持度的概率分布，准确挖掘出所有概率频繁项集。这为有效解决概率频繁项集的精确挖掘问题提供了新的思路。3 针对概率频繁项集精确挖掘算法执行效率较低、运行时间过长的问题，基于概率数据的可能性理论，提出一种高效的概率频繁项集近似挖掘算法NDUEclat。结合Eclat框架和近似方法的优势，NDUEclat算法采用分而治之的方法，应用大数定律优化挖掘过程，改进了频繁项集挖掘的效率。在基准数据集和真实数据集上的多组对比实验也验证了该算法具有良好的挖掘性能。目前，这也是第一个基于支持度的概率分布，在垂直数据格式的概率数据中高效挖掘不确定频繁项集的近似算法。4 针对NP\|hard类的容错频繁模式挖掘问题，提出一种将容错数据库映射为事务信息系统、基于粗糙集理论挖掘近似频繁模式的新方法。依据挖掘出的频繁项目确定决策表中的决策属性；基于粗糙集理论中上近似和下近似概念，确定近似频繁模式的匹配程度。在基准数据集和真实数据集上进行的对比实验证实了该方法在挖掘的准确率指标上，比以往方法有更好的性能表现。显然，基于粗糙集理论的近似挖掘方法为有效提高近似频繁模式挖掘的准确性和适用性提供了新的思路。5 以减少敏感参数设置的影响、提高挖掘效率的同时保证实际挖掘结果的可用性为目的，研究了基于容错数据的粗糙集理论，提出一种挖掘近似频繁闭模式的新模型。新模型主要由三部分组成： 用聚类算法完成数据预处理；对同一类中的事务依据粗糙集理论进行属性约简生成核模式；将核模式作为初始种子构建等价类，用分而治之的方法挖掘近似频繁闭模式。传统中医药数据集的实验结果表明，该模型可以更精准地表达近似频繁模式，有利于实现基于中医诊疗应用的知识发现。综上所述，本书针对概率数据中如何提高频繁模式挖掘的效率、如何屏蔽容错数据中因数据表达不准确而对挖掘结果造成的影响，以及如何确定容错率以获得有意义的挖掘结果等问题，从数据库的特点和数据的表示方式、模式挖掘的类型、具体挖掘技术的选择等几个不同的角度提出相应的解决方案，并通过实验验证了它们的有效性。本书的工作可以为今后面向不确定数据的频繁模式挖掘研究提供帮助。本书是作者在密切跟踪该技术领域研究成果的基础上总结而成，是一本全面论述不确定频繁模式挖掘方法的著作。本书图文并茂，深入浅出，可读性强，并将理论与实践有机结合，以期为读者进一步学习、研究和应用打下基础。不确定频繁模式挖掘是一个复杂的热点问题，本书在撰写的过程中参考了大量国内外相关文献，直接引用的有数百篇。在此，向相关作者表示衷心的感谢。本书的出版得到国家自然科学基金No.61672329, No. 61373149, No.61773246的资助。另外，本书的编写还得到山东师范大学郑向伟教授、山东中医药大学附属医院阎小燕教授的大力支持，在此对这些教授的鼓励和帮助表示衷心的感谢。本书即将出版之际，特别感谢山东师范大学、山东中医药大学附属医院的相关专家和学者提出的宝贵意见，感谢清华大学出版社的编辑为本书的顺利出版而付出的辛勤劳动。限于作者的学识水平，书中不妥之处在所难免，恳请广大读者不吝赐教。
作者2018年4月于济南
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