數據挖掘演算法工具

① 數據挖掘的方法有哪些

數據挖掘的的方法主要有以下幾點：
1.分類挖掘方法。分類挖掘方法主要利用決策樹進行分類，是一種高效且在數據挖掘方法中佔有重要地位的挖掘方法。為了對數據進行較為准確的測試並據此分類，我們採用決策樹演算法，而決策樹中比較典型的幾種方法為：ID3演算法，此方法具有較強的實用性，適用於大規模數據處理；KNN演算法，此方法算量較大，適用於分別類別的數據處理。
2..聚類分析挖掘方法。聚類分析挖掘方法主要應用於樣品與指標分類研究領域，是一種典型的統計方法，廣泛應用於商業領域。此聚類分析方法根據適用對象不同又可分為四種分析挖掘方法：基於網格的聚類分析方法、基於分層的聚類方法、基於密度的聚類挖掘方法和基於模型的聚類方法。
3.預測方法。預測方法主要用於對知識的預測以及對連續數值型數據的挖掘，傳統的預測方法主要分為：時間序列方法、回歸模型分析法、灰色系統模型分析。而現在預測方法主要採用神經網路與支持向量機演算法，進行數據分析計算，同時可預測未來數據的走向趨勢。

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② 數據挖掘十大演算法-

整理里一晚上的數據挖掘演算法，其中主要引自wiki和一些論壇。發布到上作為知識共享，但是發現Latex的公式轉碼到網頁的時候出現了丟失，暫時沒找到解決方法，有空再回來填坑了。

——編者按

一、 C4.5

C4.5演算法是由Ross Quinlan開發的用於產生決策樹的演算法[1]，該演算法是對Ross Quinlan之前開發的ID3演算法的一個擴展。C4.5演算法主要應用於統計分類中，主要是通過分析數據的信息熵建立和修剪決策樹。

1.1 決策樹的建立規則

在樹的每個節點處，C4.5選擇最有效地方式對樣本集進行分裂，分裂規則是分析所有屬性的歸一化的信息增益率，選擇其中增益率最高的屬性作為分裂依據，然後在各個分裂出的子集上進行遞歸操作。

依據屬性A對數據集D進行分類的信息熵可以定義如下：

劃分前後的信息增益可以表示為：

那麼，歸一化的信息增益率可以表示為：

1.2 決策樹的修剪方法

C4.5採用的剪枝方法是悲觀剪枝法(Pessimistic Error Pruning，PEP)，根據樣本集計運算元樹與葉子的經驗錯誤率，在滿足替換標准時，使用葉子節點替換子樹。

不妨用K表示訓練數據集D中分類到某一個葉子節點的樣本數，其中其中錯誤分類的個數為J，由於用估計該節點的樣本錯誤率存在一定的樣本誤差，因此用表示修正後的樣本錯誤率。那麼，對於決策樹的一個子樹S而言，設其葉子數目為L(S)，則子樹S的錯誤分類數為：

設數據集的樣本總數為Num，則標准錯誤可以表示為：

那麼，用表示新葉子的錯誤分類數，則選擇使用新葉子節點替換子樹S的判據可以表示為：

二、KNN

最近鄰域演算法(k-nearest neighbor classification, KNN)[2]是一種用於分類和回歸的非參數統計方法。KNN演算法採用向量空間模型來分類，主要思路是相同類別的案例彼此之間的相似度高，從而可以藉由計算未知樣本與已知類別案例之間的相似度，來實現分類目標。KNN是一種基於局部近似和的實例的學習方法，是目前最簡單的機器學習演算法之一。

在分類問題中，KNN的輸出是一個分類族群，它的對象的分類是由其鄰居的「多數表決」確定的，k個最近鄰居（k為正整數，通常較小）中最常見的分類決定了賦予該對象的類別。若k = 1，則該對象的類別直接由最近的一個節點賦予。在回歸問題中，KNN的輸出是其周圍k個鄰居的平均值。無論是分類還是回歸，衡量鄰居的權重都非常重要，目標是要使較近鄰居的權重比較遠鄰居的權重大，例如，一種常見的加權方案是給每個鄰居權重賦值為1/d，其中d是到鄰居的距離。這也就自然地導致了KNN演算法對於數據的局部結構過於敏感。

三、Naive Bayes

在機器學習的眾多分類模型中，應用最為廣泛的兩種分類模型是決策樹模型(Decision Tree Model)和樸素貝葉斯模型(Naive Bayesian Model，NBC)[3]。樸素貝葉斯模型發源於古典數學理論，有著堅實的數學基礎，以及穩定的分類效率。同時，NBC模型所需估計的參數很少，對缺失數據不太敏感，演算法也比較簡單。

在假設各個屬性相互獨立的條件下，NBC模型的分類公式可以簡單地表示為：

但是實際上問題模型的屬性之間往往是非獨立的，這給NBC模型的分類准確度帶來了一定影響。在屬性個數比較多或者屬性之間相關性較大時，NBC模型的分類效率比不上決策樹模型；而在屬性相關性較小時，NBC模型的性能最為良好。

四、CART

CART演算法(Classification And Regression Tree)[4]是一種二分遞歸的決策樹，把當前樣本劃分為兩個子樣本，使得生成的每個非葉子結點都有兩個分支，因此CART演算法生成的決策樹是結構簡潔的二叉樹。由於CART演算法構成的是一個二叉樹，它在每一步的決策時只能是「是」或者「否」，即使一個feature有多個取值，也是把數據分為兩部分。在CART演算法中主要分為兩個步驟：將樣本遞歸劃分進行建樹過程；用驗證數據進行剪枝。

五、K-means

k-平均演算法(k-means clustering)[5]是源於信號處理中的一種向量量化方法，現在則更多地作為一種聚類分析方法流行於數據挖掘領域。k-means的聚類目標是：把n個點（可以是樣本的一次觀察或一個實例）劃分到k個聚類中，使得每個點都屬於離他最近的均值（此即聚類中心）對應的聚類。

5.1 k-means的初始化方法

通常使用的初始化方法有Forgy和隨機劃分(Random Partition)方法。Forgy方法隨機地從數據集中選擇k個觀測作為初始的均值點；而隨機劃分方法則隨機地為每一觀測指定聚類，然後執行「更新」步驟,即計算隨機分配的各聚類的圖心，作為初始的均值點。Forgy方法易於使得初始均值點散開，隨機劃分方法則把均值點都放到靠近數據集中心的地方；隨機劃分方法一般更適用於k-調和均值和模糊k-均值演算法。對於期望-最大化(EM)演算法和標准k-means演算法，Forgy方法作為初始化方法的表現會更好一些。

5.2 k-means的標准演算法

k-means的標准演算法主要包括分配(Assignment)和更新(Update)，在初始化得出k個均值點後，演算法將會在這兩個步驟中交替執行。

分配(Assignment)：將每個觀測分配到聚類中，使得組內平方和達到最小。

更新(Update)：對於上一步得到的每一個聚類，以聚類中觀測值的圖心，作為新的均值點。

六、Apriori

Apriori演算法[6]是一種最有影響的挖掘布爾關聯規則頻繁項集的演算法，其核心是基於兩階段頻集思想的遞推演算法。該關聯規則在分類上屬於單維、單層、布爾關聯規則。Apriori採用自底向上的處理方法，每次只擴展一個對象加入候選集，並且使用數據集對候選集進行檢驗，當不再產生匹配條件的擴展對象時，演算法終止。

Apriori的缺點在於生成候選集的過程中，演算法總是嘗試掃描整個數據集並盡可能多地添加擴展對象，導致計算效率較低；其本質上採用的是寬度優先的遍歷方式，理論上需要遍歷次才可以確定任意的最大子集S。

七、SVM

支持向量機(Support Vector Machine, SVM)[7]是在分類與回歸分析中分析數據的監督式學習模型與相關的學習演算法。給定一組訓練實例，每個訓練實例被標記為屬於兩個類別中的一個或另一個，SVM訓練演算法創建一個將新的實例分配給兩個類別之一的模型，使其成為非概率二元線性分類器。SVM模型是將實例表示為空間中的點，這樣映射就使得單獨類別的實例被盡可能寬的明顯的間隔分開。然後，將新的實例映射到同一空間，並基於它們落在間隔的哪一側來預測所屬類別。

除了進行線性分類之外，SVM還可以使用所謂的核技巧有效地進行非線性分類，將其輸入隱式映射到高維特徵空間中，即支持向量機在高維或無限維空間中構造超平面或超平面集合，用於分類、回歸或其他任務。直觀來說，分類邊界距離最近的訓練數據點越遠越好，因為這樣可以縮小分類器的泛化誤差。

八、EM

最大期望演算法(Expectation–Maximization Algorithm, EM)[7]是從概率模型中尋找參數最大似然估計的一種演算法。其中概率模型依賴於無法觀測的隱性變數。最大期望演算法經常用在機器學習和計算機視覺的數據聚類（Data Clustering）領域。最大期望演算法經過兩個步驟交替進行計算，第一步是計算期望(E)，利用對隱藏變數的現有估計值，計算其最大似然估計值；第二步是最大化(M)，最大化在E步上求得的最大似然值來計算參數的值。M步上找到的參數估計值被用於下一個E步計算中，這個過程不斷交替進行。

九、PageRank

PageRank演算法設計初衷是根據網站的外部鏈接和內部鏈接的數量和質量對網站的價值進行衡量。PageRank將每個到網頁的鏈接作為對該頁面的一次投票，被鏈接的越多，就意味著被其他網站投票越多。

演算法假設上網者將會不斷點網頁上的鏈接，當遇到了一個沒有任何鏈接出頁面的網頁，這時候上網者會隨機轉到另外的網頁開始瀏覽。設置在任意時刻，用戶到達某頁面後並繼續向後瀏覽的概率，該數值是根據上網者使用瀏覽器書簽的平均頻率估算而得。PageRank值可以表示為：

其中，是被研究的頁面集合，N表示頁面總數，是鏈接入頁面的集合，是從頁面鏈接處的集合。

PageRank演算法的主要缺點是的主要缺點是舊的頁面等級會比新頁面高。因為即使是非常好的新頁面也不會有很多外鏈，除非它是某個站點的子站點。

十、AdaBoost

AdaBoost方法[10]是一種迭代演算法，在每一輪中加入一個新的弱分類器，直到達到某個預定的足夠小的錯誤率。每一個訓練樣本都被賦予一個權重，表明它被某個分類器選入訓練集的概率。如果某個樣本點已經被准確地分類，那麼在構造下一個訓練集中，它被選中的概率就被降低；相反，如果某個樣本點沒有被准確地分類，那麼它的權重就得到提高。通過這樣的方式，AdaBoost方法能「聚焦於」那些較難分的樣本上。在具體實現上，最初令每個樣本的權重都相等，對於第k次迭代操作，我們就根據這些權重來選取樣本點，進而訓練分類器Ck。然後就根據這個分類器，來提高被它分錯的的樣本的權重，並降低被正確分類的樣本權重。然後，權重更新過的樣本集被用於訓練下一個分類器Ck[，並且如此迭代地進行下去。

AdaBoost方法的自適應在於：前一個分類器分錯的樣本會被用來訓練下一個分類器。AdaBoost方法對於雜訊數據和異常數據很敏感。但在一些問題中，AdaBoost方法相對於大多數其它學習演算法而言，不會很容易出現過擬合現象。AdaBoost方法中使用的分類器可能很弱（比如出現很大錯誤率），但只要它的分類效果比隨機好一點（比如兩類問題分類錯誤率略小於0.5），就能夠改善最終得到的模型。而錯誤率高於隨機分類器的弱分類器也是有用的，因為在最終得到的多個分類器的線性組合中，可以給它們賦予負系數，同樣也能提升分類效果。

引用

[1] Quinlan, J. R. C4.5: Programs for Machine Learning. Morgan Kaufmann Publishers, 1993.

[2] Altman, N. S. An introction to kernel and nearest-neighbor nonparametric regression. The American Statistician. 1992, 46 (3): 175–185. doi:10.1080/00031305.1992.10475879

[3] Webb, G. I.; Boughton, J.; Wang, Z. Not So Naive Bayes: Aggregating One-Dependence Estimators. Machine Learning (Springer). 2005, 58 (1): 5–24. doi:10.1007/s10994-005-4258-6

[4] decisiontrees.net Interactive Tutorial

[5] Hamerly, G. and Elkan, C. Alternatives to the k-means algorithm that find better clusterings (PDF). Proceedings of the eleventh international conference on Information and knowledge management (CIKM). 2002

[6] Rakesh Agrawal and Ramakrishnan Srikant. Fast algorithms for mining association rules in large databases. Proceedings of the 20th International Conference on Very Large Data Bases, VLDB, pages 487-499, Santiago, Chile, September 1994.

[7] Cortes, C.; Vapnik, V. Support-vector networks. Machine Learning. 1995, 20 (3): 273–297. doi:10.1007/BF00994018

[8] Arthur Dempster, Nan Laird, and Donald Rubin. "Maximum likelihood from incomplete data via the EM algorithm". Journal of the Royal Statistical Society, Series B, 39 (1):1–38, 1977

[9] Susan Moskwa. PageRank Distribution Removed From WMT. [October 16, 2009]

[10] Freund, Yoav; Schapire, Robert E. A Decision-Theoretic Generalization of on-Line Learning and an Application to Boosting. 1995. CiteSeerX: 10.1.1.56.9855

③ 大數據分析需要哪些工具

說到大數據，肯定少不了分析軟體，這應該是大數據工作的根基，但市面上很多各種分析軟體，如果不是過來人，真的很難找到適合自己或符合企業要求的。小編通過各大企業對大數據相關行業的崗位要求，總結了以下幾點：
（1）SQL資料庫的基本操作，會基本的數據管理
（2）會用Excel/SQL做基本的數據分析和展示
（3）會用腳本語言進行數據分析，python or R
（4）有獲取外部數據的能力，如爬蟲
（5）會基本的數據可視化技能，能撰寫數據報告
（6）熟悉常用的數據挖掘演算法：回歸分析、決策樹、隨機森林、支持向量機等
對於學習大數據，總體來說，先學基礎，再學理論，最後是工具。基本上，每一門語言的學習都是要按照這個順序來的。
1、學習數據分析基礎知識，包括概率論、數理統計。基礎這種東西還是要掌握好的啊，基礎都還沒扎實，知識大廈是很容易倒的哈。
2、你的目標行業的相關理論知識。比如金融類的，要學習證券、銀行、財務等各種知識，不然到了公司就一臉懵逼啦。
3、學習數據分析工具，軟體結合案列的實際應用，關於數據分析主流軟體有(從上手度從易到難)：Excel，SPSS，stata，R，Python，SAS等。
4、學會怎樣操作這些軟體，然後是利用軟體從數據的清洗開始一步步進行處理，分析，最後輸出結果，檢驗及解讀數據。

④ python數據挖掘工具包有什麼優缺點

【導讀】python數據挖掘工具包就是scikit-learn，scikit-learn是一個基於NumPy, SciPy,
Matplotlib的開源機器學習工具包，主要涵蓋分類，回歸和聚類演算法，例如SVM，
邏輯回歸，樸素貝葉斯，隨機森林，k-means等演算法，代碼和文檔都非常不錯，在許多Python項目中都有應用。

優點：

1、文檔齊全：官方文檔齊全，更新及時。

2、介面易用：針對所有演算法提供了一致的介面調用規則，不管是KNN、K-Means還是PCA.

3、演算法全面：涵蓋主流機器學習任務的演算法，包括回歸演算法、分類演算法、聚類分析、數據降維處理等。

缺點：

缺點是scikit-learn不支持分布式計算，不適合用來處理超大型數據。

Pandas是一個強大的時間序列數據處理工具包，Pandas是基於Numpy構建的，比Numpy的使用更簡單。最初開發的目的是為了分析財經數據，現在已經廣泛應用在Python數據分析領域中。Pandas，最基礎的數據結構是Series，用它來表達一行數據，可以理解為一維的數組。另一個關鍵的數據結構為DataFrame，它表示的是二維數組

Pandas是基於NumPy和Matplotlib開發的，主要用於數據分析和數據可視化，它的數據結構DataFrame和R語言里的data.frame很像，特別是對於時間序列數據有自己的一套分析機制。有一本書《Python
for Data Analysis》，作者是Pandas的主力開發，依次介紹了iPython, NumPy,
Pandas里的相關功能，數據可視化，數據清洗和加工，時間數據處理等，案例包括金融股票數據挖掘等，相當不錯。

Mlpy是基於NumPy/SciPy的Python機器學習模塊，它是Cython的擴展應用。

關於python數據挖掘工具包的優缺點，就給大家介紹到這里了，scikit-learn提供了一致的調用介面。它基於Numpy和scipy等Python數值計算庫，提供了高效的演算法實現，所以想要學習python，以上的內容得學會。

⑤ 常見的數據挖掘方法有哪些

數據挖掘的常用方法有：

• 神經網路方法

神經網路由於本身良好的魯棒性、自組織自適應性、並行處理、分布存儲和高度容錯等特性非常適合解決數據挖掘的問題，因此近年來越來越受到人們的關注。


• 遺傳演算法

遺傳演算法是一種基於生物自然選擇與遺傳機理的隨機搜索演算法，是一種仿生全局優化方法。遺傳演算法具有的隱含並行性、易於和其它模型結合等性質使得它在數據挖掘中被加以應用。

• 決策樹方法

決策樹是一種常用於預測模型的演算法，它通過將大量數據有目的分類，從中找到一些有價值的，潛在的信息。它的主要優點是描述簡單，分類速度快，特別適合大規模的數據處理。

• 粗集方法

粗集理論是一種研究不精確、不確定知識的數學工具。粗集方法有幾個優點：不需要給出額外信息;簡化輸入信息的表達空間;演算法簡單，易於操作。粗集處理的對象是類似二維關系表的信息表。

• 覆蓋正例排斥反例方法

它是利用覆蓋所有正例、排斥所有反例的思想來尋找規則。首先在正例集合中任選一個種子，到反例集合中逐個比較。與欄位取值構成的選擇子相容則捨去，相反則保留。按此思想循環所有正例種子，將得到正例的規則(選擇子的合取式)。

• 統計分析方法

在資料庫欄位項之間存在兩種關系：函數關系和相關關系，對它們的分析可採用統計學方法，即利用統計學原理對資料庫中的信息進行分析。可進行常用統計、回歸分析、相關分析、差異分析等。

• 模糊集方法

即利用模糊集合理論對實際問題進行模糊評判、模糊決策、模糊模式識別和模糊聚類分析。系統的復雜性越高，模糊性越強，一般模糊集合理論是用隸屬度來刻畫模糊事物的亦此亦彼性的。

⑥ 大數據挖掘方法有哪些

數據挖掘是指人們從事先不知道的大量不完整、雜亂、模糊和隨機數據中提取潛在隱藏的有用信息和知識的過程。下面說下我們在挖掘大數據的時候，都會用到的幾種方法：
方法1.(可視化分析)無論是日誌數據分析專家還是普通用戶，數據可視化都是數據分析工具的最基本要求。可視化可以直觀地顯示數據，讓數據自己說話，讓聽眾看到結果。
方法2.(數據挖掘演算法)如果說可視化用於人們觀看，那麼數據挖掘就是給機器看的。集群、分割、孤立點分析和其他演算法使我們能夠深入挖掘數據並挖掘價值。這些演算法不僅要處理大量數據，還必須盡量縮減處理大數據的速度。
方法3.(預測分析能力)數據挖掘使分析師可以更好地理解數據，而預測分析則使分析師可以根據可視化分析和數據挖掘的結果做出一些預測性判斷。
方法4.(語義引擎)由於非結構化數據的多樣性給數據分析帶來了新挑戰，因此需要一系列工具來解析，提取和分析數據。需要將語義引擎設計成從「文檔」中智能地提取信息。
方法5.(數據質量和主數據管理)數據質量和數據管理是一些管理方面的最佳實踐。通過標准化流程和工具處理數據可確保獲得預定義的高質量分析結果。

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