R语言关联规则挖掘apriori算法挖掘评估汽车性能数据

我们一般把一件事情发生,对另一件事情也会产生影响的关系叫做关联。

由Kaizong Ye,Coin Ge撰写

而关联分析就是在大量数据中发现项集之间有趣的关联和相关联系(形如“由于某些事件的发生而引起另外一些事件的发生”)。 


我们的生活中有许多关联,一个典型例子是购物篮分析。该过程通过发现顾客放入其购物篮中的不同商品之间的联系,分析顾客的购买习惯。

通过了解哪些商品频繁地被顾客同时购买,这种关联的发现可以帮助零售商制定营销策略。

其他的应用还包括价目表设计、商品促销、商品的排放和基于购买模式的顾客划分。

本文运用Apriori算法帮助客户对汽车性能相关数据进行数据挖掘,探索变量间的关联性。为汽车厂商分类汽车性能提供参考。


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关联规则模型、Apriori算法及R语言挖掘杂货店交易数据与交互可视化

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汽车性能数据

这个数据模型用于评估车的性能方面的好坏。该数据主要包含一些车的技术性和价格等变量。

数据变量介绍

数据描述2种类型的列车。变量包括:

  • 汽车可接受的价格
  • 买入价格
  • 维护价格
  • 技术特点
  • 舒适度
  • 车门数
  • 携带能力
  • 行李箱
  • 汽车的安全性

所有的变量为分类变量,值为好,一般,较差。

最后的分类属性为车的总体分类:分为4个类型:好,较好,一般和较差。

数据分析框架

本文使用关联规则挖掘apriori算法来发现车的性能价格等属性的常见模式和规则:

1 数据预处理:包括读取数据,清理缺失数据,将数据转化成关联挖掘数据类型。

2 查看频繁项集,发现合适的支持度和置信度阈值用于后续的关联规则挖掘。

3 查看关联规则挖掘结果,发现有价值的规则。

具体数据分析过程

读取数据

表原始数据

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查看数据,V1-V7为相应的属性。下面的值分别代表车中设备的数量和性能的好坏。


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R语言Apriori关联规则、K-means均值聚类数据挖掘中药专利复方治疗用药规律网络可视化

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  首先以最小支持度为0.05来挖掘出较频繁出现的规则:

表 频繁规则

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可以发现,V4,V7,V5这些属性在数据集中是经常出现的变量。同时可以看到他们的属性值。

于是我们找到最频繁出现的前十个集合(频繁项集):

表 前十个频繁项集

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可以看到V7也就是价格是不可接受的车达到了70%左右。其次是V7为unacc和V6为low的车辆集合,也就是价格难以接受和安全性能低的车辆。

进行 Apriori 关联规则 模型的拟合

通过上面的判断,我们将支持度设置为0.1也就是10-%左右,用于筛选出较频繁的规则。

于是进行关联规则挖掘:

表 规则概要

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查看规则:

通过查看模型概要,我们可以发现得到了20条规则,其中规则长度1的有1条,2的有8条,3的有11条。

表 规则数据

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以及规则的支持度置信度和提高度。

表 规则质量

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可以看到每条规则的质量。比如前6条规则,我们可以看到当车的购入价格很高时,大部分消费者认为不能接受这部车。或者当车的维护费用很高时,购买者也不能接受。

或者当车是两个门的时候,一般该车是跑车或者设计特殊,这是人们也会不能接受购买这部车,也许因为它的价格因素。

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图 关联规则模型结果

从圆圈的大小,我们可以判断规则的支持度大小,从圆圈的颜色深浅我们可以判断该规则的置信度大小。

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图 关联规则结果

从上面结果,我们可以看到20条规则的可视化结果,圆圈越大代表该规则的支持度越高,通过箭头我们可以判断其规则的前后推断关系。

于是我们找到置信度和支持度最高的规则,作为最有价值的规则。

表 关联规则有价值的结果

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V6为车的安全性,V4为车的装载人数,如果安全性差并且只能装载2个人,消费者不会购买这辆车。因此车的安全性是一个是否购买车的重要的影响因素。

数据分析结论

从分析的结果可以看到,关联规则的模型效果在该数据集上效果较好,同时得到了一些有价值的规则,比如人们在购买车辆时主要会考虑车的价格因素,以及他的维护费用,这些因素会影响人们是否购买车辆,其中,人们也十分关心车辆的安全性能和装载性能,当车性能不安全的话,人们很难接受,甚至该因素的影响会超过价格的因素。通过这些规则我们可以对车辆提出一些营销策略。


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关于作者

Kaizong Ye拓端研究室(TRL)的研究员。在此对他对本文所作的贡献表示诚挚感谢,他在上海财经大学完成了统计学专业的硕士学位,专注人工智能领域。擅长Python.Matlab仿真、视觉处理、神经网络、数据分析。

本文借鉴了作者最近为《R语言数据分析挖掘必知必会 》课堂做的准备。

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