PHP實現Apriori演算法——計算支援度
阿新 • • 發佈:2018-11-25
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