Методы поиска ассоциативных правил

Часто встречающиеся шаблоны или образцы

Допустим, имеется транзакционная база данных D. Присвоим значениям товаров переменные (таблица 15.2).

Хлеб = a

Молоко = b

Печенье = c

Сметана = d

Колбаса = e

Конфеты = f

Таблица 15.2. Часто встречающиеся наборы товаров

TID	Приобретенные покупки		TID	Приобретенные покупки
100	Хлеб, молоко, печенье		100	a, b, c
200	Молоко, сметана		200	b, d
300	Молоко, хлеб, сметана, печенье		300	b, a, d, c
400	Колбаса, сметана		400	e, d
500	Хлеб, молоко, печенье, сметана		500	a, b, c, d
600	Конфеты		600	f

Рассмотрим набор товаров (Itemset), включающий, например, {Хлеб, молоко, печенье}. Выразим этот набор с помощью переменных:

abc={a,b,c}

Поддержка

Этот набор товаров встречается в нашей базе данных три раза, т.е. поддержка этого набора товаров равна 3:

SUP(abc)=3.

При минимальном уровне поддержки, равной трем, набор товаров abc является часто встречающимся шаблоном.

min_sup=3, {Хлеб, молоко, печенье} - часто встречающийся шаблон.

Поддержкой называют количество или процент транзакций, содержащих определенный набор данных.

Для данного набора товаров поддержка, выраженная в процентном отношении, равна 50%.

SUP(abc)=(3/6)*100%=50%

Поддержку иногда также называют обеспечением набора.

Таким образом, набор представляет интерес, если его поддержка выше определенного пользователем минимального значения (min support). Эти наборы называют часто встречающимися (frequent).

Характеристики ассоциативных правил

Ассоциативное правило имеет вид: "Из события A следует событие B".

В результате такого вида анализа мы устанавливаем закономерность следующего вида: "Если в транзакции встретился набор товаров (или набор элементов) A, то можно сделать вывод, что в этой же транзакции должен появиться набор элементов B)" Установление таких закономерностей дает нам возможность находить очень простые и понятные правила, называемые ассоциативными.

Основными характеристиками ассоциативного правила являются поддержка и достоверность правила.

Рассмотрим правило "из покупки молока следует покупка печенья" для базы данных, которая была приведена выше в таблице 15.1. Понятие поддержки набора мы уже рассмотрели. Существует понятие поддержки правила.

Правило имеет поддержку s, если s% транзакций из всего набора содержат одновременно наборы элементов A и B или, другими словами, содержат оба товара.

Молоко - это товар A, печенье - это товар B. Поддержка правила "из покупки молока следует покупка печенья" равна 3, или 50%.

Достоверность правила показывает, какова вероятность того, что из события A следует событие B.

Правило "Из A следует B" справедливо с достоверностью с, если c% транзакций из всего множества, содержащих набор элементов A, также содержат набор элементов B.

Число транзакций, содержащих молоко, равно четырем, число транзакций, содержащих печенье, равно трем, достоверность правила равна (3/4)*100%, т.е. 75%.

Достоверность правила "из покупки молока следует покупка печенья" равна 75%, т.е. 75% транзакций, содержащих товар А, также содержат товар B.

Границы поддержки и достоверности ассоциативного правила

При помощи использования алгоритмов поиска ассоциативных правил аналитик может получить все возможные правила вида "Из A следует B", с различными значениями поддержки и достоверности. Однако в большинстве случаев, количество правил необходимо ограничивать заранее установленными минимальными и максимальными значениями поддержки и достоверности.

Если значение поддержки правила слишком велико, то в результате работы алгоритма будут найдены правила очевидные и хорошо известные. Слишком низкое значение поддержки приведет к нахождению очень большого количества правил, которые, возможно, будут в большей части необоснованными, но не известными и не очевидными для аналитика. Таким образом, необходимо определить такой интервал, "золотую середину", который с одной стороны обеспечит нахождение неочевидных правил, а с другой - их обоснованность.

Если уровень достоверности слишком мал, то ценность правила вызывает серьезные сомнения. Например, правило с достоверностью в 3% только условно можно назвать правилом.