基于关联规则的FP-Growth算法的matlab代码

时间: 2024-03-05 18:50:49 浏览: 104
以下是基于关联规则的FP-Growth算法的Matlab代码: ``` % 输入数据为包含事务数据的矩阵或表格,minsup为支持度阈值,minconf为置信度阈值 % 输出频繁项集及其支持度,以及关联规则及其置信度 function [freqItemsets, assocRules] = fpGrowthAssoc(data, minsup, minconf) % 将数据转换为二进制矩阵,其中1表示该项出现,0表示该项未出现 binData = double(data > 0); % 计算事务数和项数 [numTrans, numItems] = size(binData); % 初始化FP树 tree = struct('item', [], 'count', 0, 'parent', [], 'children', []); headerTable = repmat(struct('item', [], 'count', 0, 'nodeLink', []), numItems, 1); for i = 1:numTrans trans = find(binData(i, :)); tree = insertTree(tree, headerTable, trans, 1); end % 构建频繁项集 freqItemsets = struct('itemset', [], 'support', []); freqItemsets = findFreqItemsets(tree, headerTable, minsup, [], freqItemsets); % 构建关联规则 assocRules = struct('antecedent', [], 'consequent', [], 'confidence', []); for i = 1:length(freqItemsets) if length(freqItemsets(i).itemset) > 1 rules = findAssocRules(tree, headerTable, freqItemsets(i).itemset, minconf); assocRules = [assocRules; rules]; end end end % 向FP树中插入一条事务 function tree = insertTree(tree, headerTable, trans, count) if isempty(trans) return end item = trans(1); childIdx = findItemIdx(tree.children, item); if isempty(childIdx) % 如果该项在当前节点的子节点中不存在,则创建一个新的子节点并插入 newChild = struct('item', item, 'count', count, 'parent', tree, 'children', []); tree.children = [tree.children, newChild]; % 更新头指针表 headerIdx = findItemIdx(headerTable, item); if isempty(headerTable(headerIdx).nodeLink) headerTable(headerIdx).nodeLink = newChild; else curNode = headerTable(headerIdx).nodeLink; while ~isempty(curNode.nodeLink) curNode = curNode.nodeLink; end curNode.nodeLink = newChild; end % 递归插入剩余项 tree = insertTree(newChild, headerTable, trans(2:end), count); else % 如果该项在当前节点的子节点中存在,则更新计数并递归插入剩余项 childNode = tree.children(childIdx); childNode.count = childNode.count + count; tree.children(childIdx) = childNode; tree = insertTree(childNode, headerTable, trans(2:end), count); end end % 查找频繁项集 function freqItemsets = findFreqItemsets(tree, headerTable, minsup, prefix, freqItemsets) % 如果当前节点的计数大于等于支持度阈值,则将其加入频繁项集 if tree.count >= minsup freqItemset = struct('itemset', [prefix, tree.item], 'support', tree.count); freqItemsets = [freqItemsets, freqItemset]; end % 对于每个项头表中的项,构建条件模式基并递归查找频繁项集 for i = 1:length(headerTable) headerNode = headerTable(i).nodeLink; if ~isempty(headerNode) prefixPath = prefix; freqItem = headerTable(i).item; freqItemset = struct('itemset', [prefix, freqItem], 'support', headerTable(i).count); freqItemsets = [freqItemsets, freqItemset]; while ~isempty(headerNode) prefixPath = [prefixPath, freqItem]; condBase = []; curNode = headerNode; while ~isempty(curNode.parent) condBase = [curNode.item, condBase]; curNode = curNode.parent; end for j = 1:curNode.count condBase = [freqItem, condBase]; end condTree = struct('item', [], 'count', 0, 'parent', [], 'children', []); condHeaderTable = repmat(struct('item', [], 'count', 0, 'nodeLink', []), length(headerTable), 1); for j = 1:size(condBase, 2) condTree = insertTree(condTree, condHeaderTable, condBase(j), 1); end freqItemsets = findFreqItemsets(condTree, condHeaderTable, minsup, prefixPath, freqItemsets); headerNode = headerNode.nodeLink; end end end end % 查找关联规则 function rules = findAssocRules(tree, headerTable, itemset, minconf) rules = struct('antecedent', [], 'consequent', [], 'confidence', []); if length(itemset) == 1 return end % 构建项子集 subsets = generateSubsets(itemset); % 对于每个项子集,计算置信度并加入关联规则 for i = 1:size(subsets, 1) antecedent = subsets(i, :); consequent = setdiff(itemset, antecedent); antecedentIdx = findItemIdx(headerTable, antecedent(end)); consequentIdx = findItemIdx(headerTable, consequent(end)); antecedentSupport = headerTable(antecedentIdx).count; consequentSupport = headerTable(consequentIdx).count; itemsetSupport = tree.count; confidence = itemsetSupport / antecedentSupport; if confidence >= minconf rule = struct('antecedent', antecedent, 'consequent', consequent, 'confidence', confidence); rules = [rules, rule]; end end end % 查找项在数组中的索引 function idx = findItemIdx(array, item) idx = find(array == item, 1); end % 生成项子集 function subsets = generateSubsets(itemset) subsets = []; for i = 1:length(itemset) subsets = [subsets; nchoosek(itemset, i)]; end end ``` 该代码实现了基于关联规则的FP-Growth算法,可以通过输入数据、支持度阈值和置信度阈值来输出频繁项集及其支持度,以及关联规则及其置信度。其中,insertTree函数用于向FP树中插入一条事务;findFreqItemsets函数用于查找频繁项集;findAssocRules函数用于查找关联规则;其他函数则用于辅助实现算法。
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