數(shù)據(jù)挖掘與知識(shí)優(yōu)化的粗糙集方法的研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)過(guò)程日趨復(fù)雜，使得控制對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型難以建立，傳統(tǒng)的控制理論和方法難以滿足復(fù)雜控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。為此，以軟計(jì)算為主的各種智能控制理論為這類問(wèn)題的解決帶來(lái)了曙光，并在許多實(shí)際工業(yè)過(guò)程中獲得了成功的應(yīng)用。大多數(shù)的智能控制理論(例如模糊控制理論、基于專家系統(tǒng)的各種控制系統(tǒng)等)都是在專家知識(shí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研究和實(shí)踐的。這就使得控制系統(tǒng)的性能對(duì)專家知識(shí)有著強(qiáng)烈的依賴性。而專家知識(shí)常常帶有主觀性和不可避免的片面性。這

2、使得數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)成為智能控制理論發(fā)展的需要。數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的迅速發(fā)展、數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)得到極其廣泛的應(yīng)用。數(shù)據(jù)的大量積累與共享使得數(shù)據(jù)挖掘和知識(shí)發(fā)現(xiàn)成為人類生活實(shí)際的需要。 數(shù)據(jù)挖掘是當(dāng)前信息技術(shù)中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。應(yīng)用軟計(jì)算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘方法的研究是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。作為軟計(jì)算方法之一的粗糙集理論是處理不確定的、不精確的、不完整的數(shù)據(jù)的新的數(shù)學(xué)工具，已經(jīng)在機(jī)器學(xué)習(xí)、知識(shí)獲取、智能控制、決策分析、知識(shí)發(fā)現(xiàn)、專家系統(tǒng)和模式識(shí)

3、別等領(lǐng)域取得了一些成功的應(yīng)用。它具有不需要除所需處理的數(shù)據(jù)集合之外的任何先驗(yàn)信息的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。將粗糙集理論應(yīng)用于數(shù)據(jù)挖掘有著重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用前景。 本文以粗糙集理論為工具，對(duì)數(shù)據(jù)挖掘的方法和過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的研究。主要包括知識(shí)發(fā)現(xiàn)與知識(shí)優(yōu)化、廣義信息系統(tǒng)及其粗糙集理論、幾種擴(kuò)展粗糙集理論的一般化和粗糙集和模糊集的關(guān)系的研究。全文主要分以下六部分： 第一部分：介紹本文研究工作的背景和本文用到的粗糙集理論的基本內(nèi)容(包括

4、第一、二章)。首先介紹研究的目的和意義，其次，簡(jiǎn)要介紹數(shù)據(jù)挖掘和粗糙集理論概況，然后，分析在基于粗糙集理論的數(shù)據(jù)挖掘中存在的不足和需進(jìn)一步研究的問(wèn)題，簡(jiǎn)要介紹本文的主要研究工作和結(jié)構(gòu)安排。概括介紹粗糙集理論的基本內(nèi)容。 第二部分：研究經(jīng)典粗糙集理論的知識(shí)發(fā)現(xiàn)與知識(shí)優(yōu)化問(wèn)題(第三章)。首先，針對(duì)規(guī)則提取和面向個(gè)性化的知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，從類出發(fā)，運(yùn)用聚類原理給出規(guī)則提取的方法，分析算法的性能。其次，研究基于粗糙集理論的確定性規(guī)則集的優(yōu)化

5、方法。給出確定性規(guī)則優(yōu)化方法的理論依據(jù)，提出規(guī)則優(yōu)化的“綜合—剪枝”算法。最后，針對(duì)不確定性規(guī)則的優(yōu)化規(guī)則的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，利用描述的相關(guān)性和蘊(yùn)涵強(qiáng)度的分析方法來(lái)判斷正規(guī)則、負(fù)規(guī)則和描述的并發(fā)。同時(shí)，給出基于遺傳算法的的優(yōu)化規(guī)則的發(fā)現(xiàn)方法。通過(guò)結(jié)果分析，優(yōu)化規(guī)則的提取效果明顯，利于工程實(shí)現(xiàn)。 第三部分：研究廣義信息系統(tǒng)和廣義決策信息系統(tǒng)及其粗糙集理論(包括第四、五章)。在經(jīng)典粗糙集理論、基于不完備信息系統(tǒng)的粗糙集理論和多值粗糙集理論的

6、基礎(chǔ)上提出廣義信息系統(tǒng)及其粗糙集理論，并對(duì)其進(jìn)行研究。討論廣義信息系統(tǒng)及其粗糙集理論的一些重要問(wèn)題。首先，它是一類更廣泛的信息系統(tǒng)。并證明了它包含完備信息系統(tǒng)、不完備信息系統(tǒng)、多值信息系統(tǒng)。這些信息系統(tǒng)僅僅是廣義信息系統(tǒng)的一些特例。討論廣義信息系統(tǒng)粗糙集理論的基本理論和方法。決策信息系統(tǒng)是一類重要的信息系統(tǒng)，廣義決策信息系統(tǒng)中的規(guī)則形式、規(guī)則發(fā)現(xiàn)、規(guī)則提取和結(jié)果評(píng)價(jià)等內(nèi)容都是廣義信息系統(tǒng)數(shù)據(jù)挖掘的重要的研究?jī)?nèi)容。討論廣義信息決策系統(tǒng)的決

7、策描述形式，給出確定性規(guī)則和最佳規(guī)則的定義與相關(guān)性質(zhì)。這種廣義信息決策系統(tǒng)的決策描述形式非常易于將其轉(zhuǎn)化為子句集的形式。因此，在人工智能的歸結(jié)演繹推理中，廣義決策信息系統(tǒng)的決策描述無(wú)論是在證明問(wèn)題時(shí)還是在求取問(wèn)題的答案時(shí)都將是簡(jiǎn)單和方便的。 第四部分：研究覆蓋粗糙集和多值粗糙集的一般化問(wèn)題(第六章)。通過(guò)對(duì)覆蓋粗糙集理論和多值信息系統(tǒng)的粗糙集理論的研究，分別給出將其轉(zhuǎn)化為經(jīng)典粗糙集的方法。這使得覆蓋粗糙集、多值信息系統(tǒng)的粗糙集理

8、論與經(jīng)典的粗糙集的概念、理論都達(dá)到統(tǒng)一。并使得經(jīng)典的粗糙集理論的應(yīng)用范圍得到進(jìn)一步的擴(kuò)展。 第五部分：研究粗糙集與模糊集的關(guān)系的問(wèn)題(第七章)。研究利用等價(jià)關(guān)系將粗糙集模糊化的方法，并從系統(tǒng)的角度，討論給定近似空間上的所有粗糙集模糊化所形成的模糊集類的相關(guān)性質(zhì)，并證明它是相應(yīng)論域上的模糊集系統(tǒng)的子系統(tǒng)。但是，這個(gè)子系統(tǒng)是一類特殊的模糊子系統(tǒng)，在這個(gè)子系統(tǒng)中卻不滿足運(yùn)算的傳遞性質(zhì)。 第六部分：總結(jié)與展望(第八章)。對(duì)全文的