环境

python版本：3.5

数据来源

数据来自51CTO网站的分享，点此下载

关联规则

所谓关联规则，就是指现实中同时发生两种不同事情之间的相关联程度，具体分析可以参考这篇博客，讲的很清晰

数据分析

这是数据文件

数据文件

其中movies中电影信息的内容如图所示

movies.dat
每行分别为电影id，电影名字，电影类型，每项之间用::分隔，rating.dat为收集的用户打分记录，users.dat为用户id对应的用户信息，personalRating.txt为个人打分，用来找到规律后为个人推荐电影，ratings.dat文件内容如图所示
ratings.dat

其中分别为用户id，电影id，评分（1-5分），评分时间，总共一百万行多点的数据。我设置评分3分以上算是喜欢，最小支持度为0.2，最小置信度为0.5,下面是代码实现

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Apriori exercise.
Created on Sun Oct 26 11:09:03 2017

@author: FWW
"""

import time


def createC1( dataSet ):
    '''
    构建初始候选项集的列表，即所有候选项集只包含一个元素，
    C1是大小为1的所有候选项集的集合
    '''
    C1 = []
    for transaction in dataSet:
        for item in transaction:
            if [ item ] not in C1:
                C1.append( [ item ] )
    C1.sort()
    return list(map( frozenset, C1 ))

def scanD( D, Ck, minSupport ):
    '''
    计算Ck中的项集在事务集合D的每个transactions中的支持度,
    返回满足最小支持度的项集的集合，和所有项集支持度信息的字典。
    '''
    ssCnt = {}
    for tid in D:
        # 对于每一条transaction
        for can in Ck:
            # 对于每一个候选项集can，检查是否是transaction的一部分
            # 即该候选can是否得到transaction的支持
            if can.issubset( tid ):
                ssCnt[ can ] = ssCnt.get( can, 0) + 1
    numItems = float( len( D ) )
    retList = []
    supportData = {}
    for key in ssCnt:
        # 每个项集的支持度
        support = ssCnt[ key ] / numItems
        
        # 将满足最小支持度的项集，加入retList
        if support >= minSupport:
            retList.insert( 0, key )
            
        # 汇总支持度数据
        supportData[ key ] = support
    return retList, supportData

# Aprior算法
def aprioriGen( Lk, k ):
    '''
    由初始候选项集的集合Lk生成新的生成候选项集，
    k表示生成的新项集中所含有的元素个数
    '''
    retList = []
    lenLk = len( Lk )
    for i in range( lenLk ):
        for j in range( i + 1, lenLk ):
            L1 = list( Lk[ i ] )[ : k - 2 ];
            L2 = list( Lk[ j ] )[ : k - 2 ];
            L1.sort();L2.sort()
            if L1 == L2:
                retList.append( Lk[ i ] | Lk[ j ] ) 
    return retList

def apriori( dataSet, minSupport = 0.5 ):
    # 构建初始候选项集C1
    C1 = createC1( dataSet )
    
    # 将dataSet集合化，以满足scanD的格式要求
    D = list(map( set, dataSet ))
    
    # 构建初始的频繁项集，即所有项集只有一个元素
    L1, suppData = scanD( D, C1, minSupport )
    L = [ L1 ]
    # 最初的L1中的每个项集含有一个元素，新生成的
    # 项集应该含有2个元素，所以 k=2
    k = 2
    
    while ( len( L[ k - 2 ] ) > 0 ):
        Ck = aprioriGen( L[ k - 2 ], k )
        Lk, supK = scanD( D, Ck, minSupport )
        
        # 将新的项集的支持度数据加入原来的总支持度字典中
        suppData.update( supK )
        
        # 将符合最小支持度要求的项集加入L
        L.append( Lk )
        
        # 新生成的项集中的元素个数应不断增加
        k += 1
    # 返回所有满足条件的频繁项集的列表，和所有候选项集的支持度信息
    return L, suppData

def calcConf( freqSet, H, supportData, brl, minConf=0.5 ):
    '''
    计算规则的可信度，返回满足最小可信度的规则。
    
    freqSet(frozenset):频繁项集
    H(frozenset):频繁项集中所有的元素
    supportData(dic):频繁项集中所有元素的支持度
    brl(tuple):满足可信度条件的关联规则
    minConf(float):最小可信度
    '''
    prunedH = []
    for conseq in H:
        conf = supportData[ freqSet ] / supportData[ freqSet - conseq ]
        if conf >= minConf:
            #print (freqSet - conseq, '-->', conseq, 'conf:', conf)
            brl.append( ( freqSet - conseq, conseq, conf ) )
            prunedH.append( conseq )
    return prunedH

def rulesFromConseq( freqSet, H, supportData, brl, minConf=0.5 ):
    '''
    对频繁项集中元素超过2的项集进行合并。
    
    freqSet(frozenset):频繁项集
    H(frozenset):频繁项集中的所有元素，即可以出现在规则右部的元素
    supportData(dict):所有项集的支持度信息
    brl(tuple):生成的规则
    
    '''
    m = len( H[ 0 ] )
    if m == 1:
        calcConf( freqSet, H , supportData, brl, minConf )
    # 查看频繁项集是否大到移除大小为 m　的子集
    if len( freqSet ) > m + 1:
        Hmp1 = aprioriGen( H, m + 1 )
        Hmp1 = calcConf( freqSet, Hmp1, supportData, brl, minConf )
        # 如果不止一条规则满足要求，进一步递归合并
        if len( Hmp1 ) > 1:
            rulesFromConseq( freqSet, Hmp1, supportData, brl, minConf )

def recommendMovies(rules,personal_list,movie_list):
    recommend_list = []
    sup_list = []
    for rule in rules:
        if rule[0] <= personal_list:
            for movie in rule[1]:
                if movie_list[movie-1] not in recommend_list:
                    recommend_list.append(movie_list[movie-1])
                    sup_list.append(rule[2])
    for recommend in recommend_list:
        i = recommend_list.index(recommend)
        print('Recommend you to watch',recommend,',',round(sup_list[i]*100,2),'% people who is similar to you like it!')


def generateRules( L, supportData, minConf=0.5 ):
    '''
    根据频繁项集和最小可信度生成规则。
    
    L(list):存储频繁项集
    supportData(dict):存储着所有项集（不仅仅是频繁项集）的支持度
    minConf(float):最小可信度
    '''
    bigRuleList = []
    for i in range( 1, len( L ) ):
        for freqSet in L[ i ]:
            # 对于每一个频繁项集的集合freqSet
            H1 = [ frozenset( [ item ] ) for item in freqSet ]
            # 如果频繁项集中的元素个数大于2，需要进一步合并
            if i > 1:
                rulesFromConseq( freqSet, H1, supportData, bigRuleList, minConf )
            else:
                calcConf( freqSet, H1, supportData, bigRuleList, minConf )
    return bigRuleList

if __name__ == '__main__':
    # 导入数据集
    start_time = time.time()
    file_object = open('ratings.dat')
    movies_object = open('movies.dat')
    personal_object = open('personalRatings.txt')
    file_list = []
    try:
        all_the_text = file_object.read()
        origin_list = (line.split('::') for line in all_the_text.split('\n'))
        tem_list = []
        for line in origin_list:
            if len(file_list)<int(line[0]):
                file_list.append(tem_list)
                tem_list = []
            else:
                if int(line[2])>3:
                    tem_list.append(int(line[1]))
        movies_text = movies_object.read()
        movies_list = []
        for item in (line.split('::') for line in movies_text.split('\n')):
            if item[1] not in movies_list:
                movies_list.append(item[1])
        personal_text = personal_object.read()
        personal_list = []
        for item in (line.split('::') for line in personal_text.split('\n')):
            if int(item[2])>3:
                personal_list.append(int(item[1]))

    finally:
        file_object.close()
        movies_object.close()
        personal_object.close()
        print('Read file sucess in',time.time()-start_time,'s')   
        # 选择频繁项集
        L, suppData = apriori( file_list, 0.2 )
        rules = generateRules( L, suppData, minConf=0.5 )
        #print ('rules:\n', rules)
        print ('Caculate rules success in',time.time()-start_time,'s')
        recommendMovies(rules,frozenset(personal_list),movies_list)
        print ('The program completes in',time.time()-start_time,'s')

运行结果

2017-11-05 14-53-20屏幕截图.png

读文件用了1.3秒，运行花了14秒，相信之后用numpy数组改进一下运行速度会更快