FPGrowth算法的原理与实现

FP-Growth算法的原理与实现

作者：禅与计算机程序设计艺术

1. 背景介绍

在数据挖掘和机器学习领域,频繁项集挖掘是一个非常重要的基础问题。它的目标是从大量的交易数据中发现频繁共现的项目集合,为后续的关联规则挖掘等任务奠定基础。传统的Apriori算法虽然简单直观,但在处理大规模数据集时效率较低。FP-Growth算法作为Apriori算法的改进版本,通过构建FP-树(Frequent Pattern Tree)的方式高效地发现频繁项集,被广泛应用于电商推荐、市场篮分析等场景。

2. 核心概念与联系

FP-Growth算法的核心思想是:

1. 扫描数据库一次,统计所有项目的支持度,并按支持度递减的顺序对项目进行排序。
2. 构建FP-树,FP-树是一种特殊的前缀树数据结构,它压缩了原始交易数据,同时保留了频繁模式的关键信息。
3. 从FP-树中挖掘频繁项集。算法递归地在FP-树上进行模式增长,生成所有频繁项集。

FP-Growth算法的关键概念包括:

• 支持度(Support)：项集在数据库中出现的频率
• 最小支持度阈值(Minimum Support Threshold)：用于判断一个项集是否为频繁项集的阈值
• FP-树：一种压缩存储原始交易数据的前缀树结构
• 条件模式基(Conditional Pattern Base)：以某个项为结尾的所有路径
• 条件 FP-树(Conditional F