Apriori Algoritması (Birliktelik Kuralları Çıkarımı)

Apriori, genellikle market-sepet analizinde kullanılan bir algoritma. Her bir alışveriş bir transection olarak değerlendiriliyor. Her transection’ın içerdiği ürünlere göre; hangi ürünlerin birlikte alındığını belirlemek için kullanılıyor. Bu nedenle, “birliktelik kuralları çıkarımı” ismi de veriliyor bu çalışmalara.

Sadece market-sepet analizi değil tabii, çok sayıda öznitelik içeren veri setlerinde de kullanılıyor. Bu yazıda SAÜ’den Yrd. Doç. Dr. Nilüfer Yurtay‘ın bir örnek çalışması üzerinden uygulayacağız. Bu çalışmada kişisel özelliklerin (boy, kilo, yaş, kan grubu, ağrı şikayeti) arasındaki ilişki araştırılmaya çalışılacak.

Çalışma sırasında R Programlama dilini kullanacağız. IDE olarak; Windows ve Linux üzerinde çalışabilen ve kişisel kullanım için ücretsiz olan RStudio programını kullandım.

Kullanılan Veri Seti

Basit ve anlaşılır olması açısından 13 tane veri içeren küçük bir veri seti kullanacağız. veri seti şöyle:

gender	age	height	weight	blood	relative headache
female	18	165	53	A Rh +	yes
female	18	171	60	0 Rh +	yes
male	19	167	73	0 Rh +	yes
male	18	170	65	AB Rh +	no
male	18	183	76	0 Rh +	no
male	20	179	100	0 Rh +	no
male	18	175	72	A Rh +	yes
male	18	175	90	0 Rh +	yes
male	18	179	61	0 Rh +	yes
female	18	163	57	A Rh +	yes
male	18	181	82	B Rh +	yes
male	18	177	81	0 Rh +	yes
male	19	181	93	0 Rh +	yes

Bu veri setini veriler.csv ismi ile kaydettim. Aşağıda da CSV dosyasının ilk birkaç satırını fikir vermesi için ekledim:

gender,age,height,weight,blood,relative headache
female,18,165,53,A Rh +,yes
female,18,171,60,0 Rh +,yes
male,19,167,73,0 Rh +,yes

gender,age,height,weight,blood,relative headache

female,18,165,53,A Rh +,yes

female,18,171,60,0 Rh +,yes

male,19,167,73,0 Rh +,yes

Şimdi bu veriler.csv dosyasını, R kodları ile açıp işleyeceğiz.

R ile Apriori Uygulaması

R ile kullanmaya hazır halde iki tane Apriori kütüphanesi geliyor. Yüklenme işi de IDE üzerinden birkaç tıklama ile yapılabiliyor. Bu kütüphaneler şöyle:

arules: Apriori için temel komutları barındırıyor.
arulesViz: Yapılan Apriori uygulamasının görselleştirilmesi için kullanılıyor.

Aşağıda uygulamanın kodları verilmiştir. Uygulamanın çalışabilmesi için, kütüphanelerin yüklenmiş olması ve veriler.csv dosyasının da uygulama ile aynı klasörde olması gerekmektedir. Kodlar içerisinde bolca açıklama olduğundan, ayrıca açıklama yapmayacağım.

#' ---
#' title: "Migren araştırma verileri (Yrd. Doç. Dr. Nilüfer Yurtay)"
#' author: "Murat ÖZALP"
#' date: "01.11.2015"
#' output:
#'  html_document:
#'    toc: true
#'    toc_depth: 2
#' ---

# Apriori kütüphanesini yükle
library(arules)

# CSV dosyasından verileri oku
veriler <- read.csv("veriler.csv")
#View(veriler) #Verileri ekranda görüntülesin
summary(veriler)
options(digits = 2) #Değerlerde iki hane ondalık olsun

#Boy ve Ağırlık verilerini kategorize edelim
veriler[,3] <-
  discretize(
    veriler[,3], method = "interval", categories = 3, labels = c("short", "medium", "long")
  )
veriler[,4] <-
  discretize(
    veriler[,4], method = "interval", categories = 3, labels = c("thin", "normal", "fat")
  )

#Sayısal verileri öznitelik biçimine getirmek için faktörize edelim.
veriler[["age"]] <- as.factor(veriler[["age"]])
veriler[["height"]] <- as.factor(veriler[["height"]])
veriler[["weight"]] <- as.factor(veriler[["weight"]])

#Apriori kütüphanesi transaction'lar üzerinde işlem yapar.
trans <- as(veriler, "transactions")
summary(trans)

#Apriori algoritmasına uygun hale gelen verilerin grafiğine bakalım
itemFrequencyPlot(trans,topN = 10,type = "absolute")
image(trans)
plot(
  sort(itemFrequency(trans, type = "absolute"), decreasing = TRUE), xlab = "Items", ylab =
    "Support Count", type = "l"
)

#Apriori uygulamasını yapalım. Destek=%40, Güven=%85 (minlen ve maxlen ile ilişkili öznitelik sayısı verilebilir)
rules <-
  apriori(trans, parameter = list(supp = 0.4, conf = 0.85)) # minlen=3, maxlen=3

#Lift (ilginçlik) değerine göre sıralanmış kuralların en üstündekileri istele.
inspect(head(sort(rules, by = "lift")))

# Apriori grafik kütüphanesini yükle, kurallar ile ilgili grafikleri çiz.
library(arulesViz)
plot(rules)
#plot(rules, interactive=TRUE)
plot(rules, method = "grouped")
plot(rules, method = "graph", control = list(type = "items"))
#plot(rules, method="paracoord", control=list(reorder=TRUE))
plot(rules,method = "graph",interactive = TRUE,shading = T)

#' ---

#' title: "Migren araştırma verileri (Yrd. Doç. Dr. Nilüfer Yurtay)"

#' author: "Murat ÖZALP"

#' date: "01.11.2015"

#' output:

#' html_document:

#' toc: true

#' toc_depth: 2

#' ---

# Apriori kütüphanesini yükle

library(arules)

# CSV dosyasından verileri oku

veriler <- read.csv("veriler.csv")

#View(veriler) #Verileri ekranda görüntülesin

summary(veriler)

options(digits = 2) #Değerlerde iki hane ondalık olsun

#Boy ve Ağırlık verilerini kategorize edelim

veriler[,3] <-

discretize(

veriler[,3], method = "interval", categories = 3, labels = c("short", "medium", "long")

)

veriler[,4] <-

discretize(

veriler[,4], method = "interval", categories = 3, labels = c("thin", "normal", "fat")

)

#Sayısal verileri öznitelik biçimine getirmek için faktörize edelim.

veriler[["age"]] <- as.factor(veriler[["age"]])

veriler[["height"]] <- as.factor(veriler[["height"]])

veriler[["weight"]] <- as.factor(veriler[["weight"]])

#Apriori kütüphanesi transaction'lar üzerinde işlem yapar.

trans <- as(veriler, "transactions")

summary(trans)

#Apriori algoritmasına uygun hale gelen verilerin grafiğine bakalım

itemFrequencyPlot(trans,topN = 10,type = "absolute")

image(trans)

plot(

sort(itemFrequency(trans, type = "absolute"), decreasing = TRUE), xlab = "Items", ylab =

"Support Count", type = "l"

)

#Apriori uygulamasını yapalım. Destek=%40, Güven=%85 (minlen ve maxlen ile ilişkili öznitelik sayısı verilebilir)

rules <-

apriori(trans, parameter = list(supp = 0.4, conf = 0.85)) # minlen=3, maxlen=3

#Lift (ilginçlik) değerine göre sıralanmış kuralların en üstündekileri istele.

inspect(head(sort(rules, by = "lift")))

# Apriori grafik kütüphanesini yükle, kurallar ile ilgili grafikleri çiz.

library(arulesViz)

plot(rules)

#plot(rules, interactive=TRUE)

plot(rules, method = "grouped")

plot(rules, method = "graph", control = list(type = "items"))

#plot(rules, method="paracoord", control=list(reorder=TRUE))

plot(rules,method = "graph",interactive = TRUE,shading = T)

Çıktılar

Üstteki kodlar çalıştırıldığında; belirlenen destek (%40) ve güven (%85) eşik değerleri için elde edilen kuralları, verilerle ilgili grafikleri ve kuralların görselleştirilmiş halini veriyor. Aşağıda bunları göstermeye çalıştım:

Elde Edilen Birliktelik Kuralları

##   lhs               rhs           support confidence lift
## 1 {height=long}  => {gender=male} 0.46    1.00       1.3 
## 2 {blood=0 Rh +} => {gender=male} 0.54    0.88       1.1

## lhs rhs support confidence lift

## 1 {height=long} => {gender=male} 0.46 1.00 1.3

## 2 {blood=0 Rh +} => {gender=male} 0.54 0.88 1.1

Destek ve güven eşiklerine binaen iki tane kural çıktı. Confidence (güven) kısmından veriler arasındaki ilişki oranını görebiliyoruz. Kuralların açıklaması aşağıda verilmiştir:

Boyu uzun olanlar içerisinde, erkek olanların oranı %100’dür.
Kan grubu 0Rh+ olanlar içerisinde erkek olanların oranı %88’dir.

Veri sayısı az olduğu için bu kurallar çok anlamlı gelmemiş olabilir. Ancak çok sayıda verilerle oldukça faydalı çıkarımlar elde edilebilir. Hatta ikili, üçlü çıkarımlar yapıldığında fayda miktarı da artabilir. Örneğin; “erkek olup boyu kısa ve kilosu fazla olanların falanca hastalık riski yüksektir” şeklinde magazinsel çıkarımlar da elde edilebilir.

Grafikler

Elde edilen grafikleri yorumlamaya çalışmayacağım. Çünkü veri sayısı az olduğundan çok işlevsel değiller. Zaten 2 tane kural varsa, basit bir pasta grafiği ile süsleyerek sunabilirsiniz. Kural sayısı çok olduğunda, geniş açıdan bakabilmek ve ilişkileri daha rahat okuyabilmek için grafikler elzem olabilmektedir. Üstteki uygulamanın sonucunda elde edilen grafikleri bu nedenle yorumsuz olarak ekliyorum.

: Dağılım

: Histogram

: Veriler ve destek değeri

: Kurallar

: Kurallar

: Kurallar

Murat Özalp

Bilgi İşlem Daire Başkanlığı

Kategoriler

Site Geneli Son Yazılar

Komşular

Veri madenciliğinde R programlama ile Apriori uygulaması

Apriori Algoritması (Birliktelik Kuralları Çıkarımı)

Kullanılan Veri Seti

R ile Apriori Uygulaması

Çıktılar

Elde Edilen Birliktelik Kuralları

Grafikler

1 yorum

Bülent

Yorumlara kapatılmıştır.

Telif Hakları

Murat Özalp

Bilgi İşlem Daire Başkanlığı

Etiketler

Kategoriler

Site Geneli Son Yazılar

Komşular

Veri madenciliğinde R programlama ile Apriori uygulaması

Apriori Algoritması (Birliktelik Kuralları Çıkarımı)

Kullanılan Veri Seti

R ile Apriori Uygulaması

Çıktılar

Elde Edilen Birliktelik Kuralları

Grafikler

1 yorum

Bülent

Yorumlara kapatılmıştır.

Telif Hakları