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PHP實現Apriori演算法——計算支援度

Apriori演算法是資料探勘中十分經典的演算法,在關聯度的計算中會經常用到,通過實現來更好的理解Apriori演算法。
Apriori定律
1:如果一個集合是頻繁項集,則它的所有子集都是頻繁項集。舉例:假設一個集合{A,B}是頻繁項集,即A、B同時出現在一條記錄的次數大於等於最小支援度min_support,則它的子集{A},{B}出現次數必定大於等於min_support,即它的子集都是頻繁項集。
2:如果一個集合不是頻繁項集,則它的所有超集都不是頻繁項集。舉例:假設集合{A}不是頻繁項集,即A出現的次數小於min_support,則它的任何超集如{A,B}出現的次數必定小於min_support,因此其超集必定也不是頻繁項集。
只計算了頻繁項集的支援度,置信度在後續實現。
該演算法主要分為連線和剪枝兩個步驟,都在函式getNextCandidate()中,其中又有許多借助於PHP函式的關鍵步驟,如:判斷子集是否是候選集,判斷是否有重複項等等,具體參考程式碼。
程式碼如下:

<?php
include "readFile.php";

/**
 * *實現Apriori演算法
 * @author [email protected]
 *
 */
class Apriori{
    public static $dCountMap = array(); //頻繁集的記數表
    private static $MIN_SUP = 0.2; //最小支援度
    private static $MIN_CONF = 0.8; //最小置信度
    private static $confCount = array(); //置信度記錄表
    private static
$confItemset = array(); //滿足支援度的集合 /** * 演算法的第一次迭代,對每個項出現次數計數 * @param $data 儲存資料的二維陣列 * @return $list 返回候選1項集 */ public function getFristCandiate($data){ $count = array(); for($i = 0; $i < sizeof($data); $i++){ for($j = 0; $j < sizeof($data[$i]); $j
++){ if(!in_array($data[$i][$j], $count)) array_push($count, $data[$i][$j]); } } $list = array(); for($i = 0; $i < sizeof($count); $i++){ $arr = array(); array_push($arr, $count[$i]); $list[$i] = $arr; } return $list; } /** * 求出CItemset中滿足最低支援度集合 * @param $CItemset 備選集 */ public function getSupportedItemset($data, $CItemset){ $end = true; $supportedItemset = array(); $n = sizeof($CItemset[0])-1;//記錄這是第幾項集 $k = 0; for($i = 0; $i < sizeof($CItemset); $i++){ $count = $this->countFrequent($data, $CItemset[$i]);//統計記錄數 if($count >= self::$MIN_SUP * (sizeof($data) - 1)){ $supportedItemset[$k] = $CItemset[$i]; self::$dCountMap[$n][$k] = $count; $k++; } } //var_dump(self::$dCountMap); return $supportedItemset; } /** * 統計資料庫記錄data出現 備選集 中的集合的個數 * @param $data 資料表 * @param $list 備選集中的某一項 */ public function countFrequent($data, $list){ $count = 0; for($i = 0; $i < sizeof($data); $i++){ $record = true; for($k = 0; $k < sizeof($list); $k++){ if(!in_array($list[$k], $data[$i])){ $record = false; break; } } if($record){ $count++; } } return $count; } /** * 根據cItemset求出下一級的備選集合組,求出的備選集合組中的每個集合的元素的個數 * 比cItemset中的集合的元素大1 * @param $CItemset * @return $nextItemset */ public function getNextCandidate($CItemset){ $nextItemset = array(); $count = 0; //取出每一項集 for($k = 0; $k < sizeof($CItemset); $k++){ //遍歷其他項集的每一個元素,判斷是否存在於該項集,如果不存在,則該加入該元素 for($i = $k + 1; $i < sizeof($CItemset); $i++){ for($j = 0; $j < sizeof($CItemset[$i]); $j++){ if(!in_array($CItemset[$i][$j], $CItemset[$k])){ $tmp = $CItemset[$k];//先臨時儲存,滿足條件後在加入進去 //剪枝:即去掉子集不是頻繁的項集 if($this->isSubsetInC($tmp, $CItemset[$i][$j], $CItemset)){ array_push($tmp, $CItemset[$i][$j]); //去掉重複項 if(!$this->isHave($tmp, $nextItemset)){ $nextItemset[$count] = $tmp; $count++; } } } } } } return $nextItemset; } /** * 剪枝:即去掉子集不是頻繁的項集 * @param $itemset 前一項集的某一項,判斷能否加入新項後是否是平凡集 * @param $key 即將加入的一項 * @param $CItemset 前一項集 */ public function isSubsetInC($itemset, $key, $CItemset){ $record = 0; //記錄子集匹配的個數 for($i = 0; $i < sizeof($itemset); $i++){ for($j = 0; $j < sizeof($CItemset); $j++){ $subset = $itemset; $subset[$i] = $key;//分別替換掉每一項就是子集 //如果相等,則記錄加一 if(sizeof(array_diff($subset, $CItemset[$j])) == 0){ $record++; break; } } } if($record == sizeof($itemset)){ return true; } return false; } /** * 判斷將要加入的項是否已經存在是否已經存在 * @param $list 將要加入的項 * @param $itemset 項集 */ public function isHave($list, $itemset){ for($i = 0; $i < sizeof($itemset); $i++){ if(sizeof(array_diff($list, $itemset[$i])) == 0){ return true; } } return false; } } $CItemset = array();//備選集 $lItemset = array();//獲取備選集$CItemset滿足支援度的集合 $n = 0; $apriori = new Apriori(); $CItemset[$n] = $apriori->getFristCandiate($data); //獲取第一次的備選集 $lItemset[$n] = $apriori->getSupportedItemset($data, $CItemset[$n]); //獲取備選集$CItemset滿足支援度的集合 $flag = true; while ($flag) { $itemset = $apriori->getNextCandidate($lItemset[$n]);// 獲取第下一次的備選集 if(sizeof($itemset) == 0){ $flag = false; break; } $CItemset[$n+1] = $itemset; $lItemset[$n+1] = $apriori->getSupportedItemset($data, $CItemset[$n+1]); //獲取本次備選集$CItemset滿足支援度的集合 $n++; } var_dump($CItemset); var_dump($lItemset); var_dump(Apriori::$dCountMap);

文章參考自:http://www.cnblogs.com/fengfenggirl/p/associate_apriori.html#2752667