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粗 糙 集 理 论

1995年,ACM Communication将其列为新浮现的计算机 科学的研究课题。
研究背景(续)
1998年,国际信息科学杂志(Information Sciences) 为粗糙集理论的研究出了一期专辑[2,3]。 第一届中国RS理论与软计算学术研讨会,于2001年5月在重 庆举行。 第二届中国RS理论与软计算学术研讨会,于2002年10月在苏 州大学举行。 第三届中国RS理论与软计算学术研讨会,于2003年8月在重 庆举行。 第四届中国RS理论与软计算学术研讨会,将于2004年在舟山 举行。



, card X表X的基数。
可被用作Rough逻辑中的算子。
粗糙集的几种表示(续)
④在Rough集上也有元素隶属于集合的问题(与Fuzzy 集一样)。 X U 设 ,
card X x R x ,则 card xR
R X
0 X x 1 。


粗糙集的几种表示(续)

R X
card apr X card apr X

称 R (X )为X的近似精度, 0 R X 1 (粗糙程度。 于是也可用 R (X ) 来定义Rough集。 当 R X 1 ,称U上子集X关于U上不分明关系R是 Rough的; 当 R X 1 ,称X关于R是精确的;

则X关于R是精确的。
相反地,Rough隶属函数可用来定义一个集合 的上、下近似集及边界集
R apr X x U , X x 1
X U


R apr X x U , X x 0

R bn X x U ,0 X

x 1
粗糙集的理论及应用的文章
主要发表在以下杂志
国内: 1.模式识别与人工智能 2.软件学报 3.科学通报 4.计算机科学 5.计算机学报 6.模糊系统与数学 7.计算机应用与软件 8.计算机研究与发展 9.计算技术与自动化
粗糙集的理论及应用的文章
主要发表在以下杂志(续)
国际: 1.Information Sciences 2.Fuzzy sets and systems 3.International Journal of Computer and Information Sciences 4.Communication of the ACM 5.Computational Intelligence 6.Journal of computer and system sciences
X是不可定义的 apr X apr X ,此时称X在近似 空间A中是粗糙集。 同时, 2U ,,, ~, apr , apr 其中∽表示集合补。


称为粗糙代数系统[6],
粗糙集的几种表示
①称二元对 apr X , apr X 为Rough集(粗糙集) ② BND X apr X apr X 可认为Rough集的另一种 表示形式,这种定义方式可直接算出U上关于其 子集X的含糊元素数目。 这种边界区意味着由于掌握的知识不完全而存在 不能辨别的区域,即bnd(X)上的元素不可分辨,所 以U上子集X关于U上不分明关系R是Rough的,主要是 bnd X ,否则它是可分辨的。一个集合X的边 界区域越大,则这个集合X的含糊元素也越多,这种 思想可以用数值化的系数表示。
研究背景(续)
1993年在加拿大Banff召开第二届国际RS理论与知识发 现研讨会。这次会议积极推动了国际上对RS理论与应用的研 究。由于当时正值KDD(数据库知识发现)成为研究的热门话 题,一些著名KDD学习者参加这次会议,并且介绍了许多应用 扩展RS理论的知识发现方法与系统。
1996年在日本东京召开了第5届国际RS研讨会,推动了 亚洲地区对RS理论与应用的研究。
x x U , xR X
称为集合X关于R的下近似。
apr X R X xR xR X
= x x U , xR X 称为集合X关于R的上近似。


例1
给定一玩具积木的集合 U x1 , x2 ,, x8 ,并 假设这些积木有不同的颜色(红、黄、蓝),形状 (方、圆、三角)和体积(大、小)。积木的集合U 可按颜色、形状、体积分类。 R1 :颜色关系, R2 :形状关系, R3 :体积。则
粗糙集理论的基本概念
RS理论认为知识即是将对象进行分类的能力, 假定我们起初对全域里的元素(对象)具有必要的 信息、或知识,通过这些知识能够将其划分到不同 的类别。若我们对两个元素具有相同的信息,则它 们就是不可区分的(即根据已有的信息不能够将其 划分开)。显然这是一种等价关系。不可区分关系 是RS理论最基本概念。在此基础上引入了成员关系, 上近似和下近似等概念来刻划不精确性与模糊性[1, 2,4,5]。


X关于A的度量(续)
X关于A的近似精度:
A X
apr X apr X
它反映了根据现有知识对X的了解程度[2,5]。
集合类关于近似空间的下近似、上近似
设 F X 1 , X 2 , X n 是由U的子集所构成的集类。 apr 则F关于近似空间A的下近似 F和上近似 apr F:
7. AI Magazine 8. AI Communications 9. European Journal of Operational Research 10.International Journal of Approximate Reasoning 11.Theoretical computer sciences 12.Decision support Systems 13.International Journal of Man-Machine studies 14.Fundamenta Informaticae 15.Intelligent Automation Sciences
解释为:由那些根据现有知识判断肯定不属于X的对象 所组成的集合。
apr X \ apr X 称作X的边界(域)记为BND(X)。
解释为:由那些根据现有知识判断出可能属于X但不 能完全肯定是否一定属于X的对象所组成的集合[5]。 apr (上下近似之差,即: X aprX )
X是可定义
apr X apr X ;
基本概念(续)
U/R中的元素(集合)称为U的基本集或原子集, 任意有限个基本集的并称为可定义集,空集也称为可定 义集( 可定义集也称为精确集)。否则称为不可定义 集。 若将U中的集合称为概念或表示知识,则A=(U,R )称为知识库,原子集(基本集)表示基本概念或知识 模块。那么精确集可以在知识库中被精确地定义或描述 ,可表示已知的知识。
称 R 为Rough隶属函数,解释为一种条件概率,能从 X 全域上的个体加以计算。Fuzzy集上的隶属函数则不然。 用 来定义Rough集,则得到Rough集的第四种表 示形式。

R X
x
粗糙集的几种表示(续)
R x X U X x 1 ,称X关于R是 若存在 ,有 R Rough的,若对每个 x X U ,有 X x 1
U / R2 x1 , x5 , x2 , x6 , x3 , x4 , x7 , x8 U / R3 x2 , x7 , x8 , x1 , x3 , x4 , x5 , x6
U / R1 x1 , x3 , x7 , x2 , x4 , x5 , x6 , x8
粗糙集理论
粗糙集理论是一种处理不精确、不确定与不完 全数据的新的数学方法。由于它在机器学习与知识 发现、数据挖掘、决策支持与分析、专家系统、归 纳推理、模式识别等方面的广泛应用,现已成为一 个热门的研究领域[2]。 RS理论主要兴趣在于它恰好反映了人们用Rough 集方法处理不分明问题的常规性,即以不完全信息 或知识去处理一些不分明现象的能力。或依据观察, 度量到的某些不确定的结果而进行分类数据的能力 [4]。
aprF apr X 1 , apr X 2 , apr X n


aprF {apr X 1 , apr X 2 ,apr X n }
F关于A的近似精度
A F
apr Xi apr Xi
上近似,下近似
对于一个近似空间A=(U,R),X是U的任意一个子 集。X不一定能用知识库中的知识来精确地描述;即X可 能为不可定义集,这时就用X关于A的一对下近似、上近 [ 似来“近似”地描述。下面xR X
粗糙集的几种表示(续)
无论哪一种Rough集的表示形式都离不开全域U 上的不分明关系R以及由R定义的下和上近似集。因 此对Rough集理论中的不分明关系以及下和上近似 集的研究尤其重要。定义观点的不同往往带来研究 的侧重面的不同。
X关于A的度量
X关于A的近似质量: apr X card apr X rA X card U U 近似质量 rA (X ) 反映了知识X中肯定在知识库中的部 分在现有知识中的百分比。 apr X X关于A的粗糙性测度: A X 1 apr X 则 0 A X 1 ,且X是可定义的 A X 0 X是粗糙的 A X 0 。 粗糙性测度反映了知识的不完全程度。
例1(续)
取 ,那么 X x 2 , x 4 , x7
apr X x 2 , x 4
R1
apr R1 X x2 , x4 x1 , x3 , x7 x2 , x4 , x1, x3 , x7
apr
R2
X
apr R2 X x 2 , x6 , x3 , x 4 , x7 , x8
样本 粗糙集方法处理
具有优化指标的样本
评审样本 数据预处理 (粗糙集方法、模糊集方法) 学习样本
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