【摘要】：數(shù)據(jù)可視化是數(shù)據(jù)分析的重要研究方向,在交通、醫(yī)療、教育、商務(wù)網(wǎng)站、社區(qū)、通信等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。數(shù)據(jù)可視分析旨在以可視交互界面為基礎(chǔ),將人的感知和認(rèn)知能力融入到數(shù)據(jù)處理過程中,人腦智能與機(jī)器智能優(yōu)勢(shì)互補(bǔ),以獲得對(duì)數(shù)據(jù)的洞察力。關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘能夠從數(shù)據(jù)中提取有用的、新穎的、屬性間存在的有趣的頻繁模式或相關(guān)關(guān)系。對(duì)關(guān)聯(lián)規(guī)則結(jié)果進(jìn)行可視化,能夠使關(guān)聯(lián)分析的結(jié)果直觀易懂。然而,傳統(tǒng)的關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化方法存在缺乏多模式關(guān)聯(lián)規(guī)則展現(xiàn)形式、無法展示關(guān)聯(lián)規(guī)則的內(nèi)部信息以及分布情況等問題,需進(jìn)一步研究關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化方法。論文基于超圖、超邊的相關(guān)理論知識(shí),研究基于超圖的關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化方法,設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)用戶可參與的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘及可視化集成原型系統(tǒng)。首先,閱讀國內(nèi)外可視化相關(guān)文獻(xiàn),系統(tǒng)分析超圖可視化、頻繁項(xiàng)集可視化、關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化研究現(xiàn)狀;其次,詳細(xì)闡述數(shù)據(jù)可視分析技術(shù),同時(shí)分別概述數(shù)據(jù)挖掘、可視化、人機(jī)交互基本概念以及相關(guān)技術(shù);然后,基于超圖的相關(guān)理論與知識(shí),提出基于無向超邊的頻繁項(xiàng)集可視化算法和基于有向超邊的關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化算法;最后,基于提出的可視化算法,設(shè)計(jì)關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘及可視化集成原型系統(tǒng),同時(shí)應(yīng)用于某省全員人口數(shù)據(jù)集。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,所提出的可視化方法具有良好的展示效果。本文的主要工作:1)闡述數(shù)據(jù)可視分析技術(shù)整理數(shù)據(jù)可視化國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),闡述數(shù)據(jù)可視分析理論知識(shí)與技術(shù)。首先,根據(jù)超圖、頻繁項(xiàng)集、關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化文獻(xiàn),總結(jié)超圖可視化、頻繁項(xiàng)集可視化、關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化研究現(xiàn)狀;然后,詳細(xì)介紹數(shù)據(jù)可視分析3個(gè)主要構(gòu)成部分:數(shù)據(jù)挖掘、人機(jī)交互、可視化相關(guān)技術(shù),為后續(xù)研究提供理論基礎(chǔ)。2)提出基于超圖的頻繁項(xiàng)集、關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化算法針對(duì)傳統(tǒng)的關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化方法缺乏多模式關(guān)聯(lián)規(guī)則展現(xiàn)形式、無法展示關(guān)聯(lián)規(guī)則的內(nèi)部信息以及分布情況、屬性值重要程度突出不明顯等問題,提出了基于超圖的頻繁項(xiàng)集、關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化算法。首先,基于超圖、無向超邊的定義及可視化方法,設(shè)計(jì)基于超圖的頻繁項(xiàng)集表示模型;結(jié)合“圓錐體”布局結(jié)構(gòu),提出基于超圖的頻繁項(xiàng)集可視化算法;然后,基于有向超邊的定義,給出BF規(guī)則圖的定義,根據(jù)關(guān)聯(lián)規(guī)則模式的不同,設(shè)計(jì)一對(duì)一、一對(duì)多、多對(duì)一、多對(duì)多四種模式的關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化模型;結(jié)合“沙漏形”布局結(jié)構(gòu),提出基于超圖的關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化算法。3)實(shí)現(xiàn)基于超圖的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘及可視化集成原型系統(tǒng)基于2)提出的可視化算法,結(jié)合3D技術(shù)和人機(jī)交互技術(shù),實(shí)現(xiàn)基于超圖的關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘及可視化集成原型系統(tǒng)。并將系統(tǒng)應(yīng)用于某省全員人口數(shù)據(jù)集,展示挖掘出的頻繁項(xiàng)集與關(guān)聯(lián)規(guī)則。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與傳統(tǒng)的頻繁項(xiàng)集、關(guān)聯(lián)規(guī)則可視化方法相比,論文所提出的可視化方法具有良好的展示效果。
[Abstract]:Data visualization is an important research field in data analysis. It is widely used in the fields of transportation, medical treatment, education, business website, community, communication and so on. The purpose of data visualization analysis is to integrate human perception and cognition into the process of data processing based on visual interaction interface. Human brain intelligence and machine intelligence complement each other in order to gain insight into data. Association rule mining can extract useful, novel, and interesting frequent patterns or relationships between attributes from data. Visualizing the result of association rules can make the result of association analysis intuitionistic and easy to understand. However, there are some problems in the traditional visualization methods of association rules, such as the lack of multi-pattern association rules representation, the lack of internal information and distribution of association rules, and the need to further study the visualization methods of association rules. Based on the theoretical knowledge of hypergraph and hyper-edge, this paper studies the visualization method of association rules based on hypergraph, and designs and implements the association rules mining and visualization integrated prototype system in which users can participate. First of all, read the domestic and international visualization literature, systematically analyze the hypergraph visualization, frequent itemsets visualization, association rules visualization research status quo; Secondly, the technology of data visual analysis is described in detail. At the same time, the basic concepts of data mining, visualization, human-computer interaction and related technologies are summarized respectively. Then, based on the theory and knowledge of hypergraph, we propose an undirected hyperedge-based frequent itemset visualization algorithm and a directed hyperedge-based association rule visualization algorithm. Finally, based on the proposed visualization algorithm, a prototype system of association rule mining and visualization integration is designed and applied to the whole population data set of a province at the same time. Experimental results show that the proposed visualization method has a good display effect. The main work of this paper is as follows: 1) expatiate the data visual analysis technology to sort out the domestic and foreign related documents of data visualization, and expatiate the theory and technology of data visual analysis. First, according to hypergraph, frequent itemsets, association rules visualization literature, summarized hypergraph visualization, frequent itemset visualization, association rule visualization research status quo; Then, three main components of data visual analysis are introduced in detail: data mining, human-computer interaction, visualization related technologies, which provide a theoretical basis for further research. 2) A frequent itemset based on hypergraph is proposed. Aiming at the problems of traditional association rules visualization algorithm, such as the lack of multi-pattern association rules presentation, the lack of the internal information and distribution of association rules, the importance of attribute value is not obvious, and so on. A hypergraph based frequent itemset and association rule visualization algorithm is proposed. Firstly, based on the definition and visualization method of hypergraph and undirected hyperedge, a representation model of frequent itemsets based on hypergraph is designed, and an algorithm for visualization of frequent itemsets based on hypergraph is proposed. Then, based on the definition of directed hyperedge, the definition of BF rule graph is given. According to the different patterns of association rules, the visualization model of association rules is designed for one-to-one, one-to-many, many-to-one, many-to-many, many-to-many patterns. Combined with the "hourglass" layout structure, a hypergraph-based association rule visualization algorithm is proposed. 3) the hypergraph-based association rules mining and visualization integrated prototype system are implemented based on 2). Combined with 3D technology and human-computer interaction technology, an integrated prototype system of association rules mining and visualization based on hypergraph is implemented. The system is applied to the whole population data set of a province to show the frequent itemsets and association rules. The experimental results show that compared with the traditional visualization methods of frequent itemsets and association rules, the visualization method proposed in this paper has a good performance.
【學(xué)位授予單位】：河北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP311.13

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本文編號(hào)：2389050