基于粗糙集的不協(xié)調(diào)決策系統(tǒng)知識約簡研究.pdf

1、隨著互聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、社交網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育和科學(xué)研究等各行各業(yè)產(chǎn)生了大量的數(shù)據(jù)，全球范圍內(nèi)數(shù)據(jù)量正迅猛增加，數(shù)據(jù)規(guī)模和維度不斷增大，形成了大規(guī)模高維數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)中往往存在著大量不確定信息，知識發(fā)現(xiàn)過程就是從這些大量不確定數(shù)據(jù)中提取有價(jià)值和有意義的知識。粗糙集理論作為一種知識發(fā)現(xiàn)工具，能夠有效地處理不精確、不一致、不完備信息，目前已在人工智能、模式識別、機(jī)器學(xué)習(xí)和決策分析等方面得到廣泛的發(fā)

2、展和應(yīng)用。
　　粗糙集理論最大的特點(diǎn)是不需要依賴任何先驗(yàn)知識，便可從不確定數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)潛在的、有價(jià)值的知識。由于數(shù)據(jù)采集的多樣性和數(shù)據(jù)離散化的不確定性，常常會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)集中存在不協(xié)調(diào)的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)的不協(xié)調(diào)也體現(xiàn)出知識系統(tǒng)中存在相互矛盾、互相沖突的特性，對不協(xié)調(diào)知識系統(tǒng)進(jìn)行知識表示和知識發(fā)現(xiàn)是具有一定意義的研究范疇。
　　知識約簡是粗糙集理論研究的核心內(nèi)容之一，通過約簡可以降低數(shù)據(jù)維度，簡化數(shù)據(jù)表示，提高分類精度和數(shù)據(jù)處理效率。本論

3、文從差別矩陣和相對分辨能力兩個(gè)視角研究不協(xié)調(diào)決策系統(tǒng)的知識約簡，內(nèi)容和創(chuàng)新如下:
　　(1)研究決策表不同類型差別矩陣描述與約簡實(shí)現(xiàn)。針對差別矩陣含有區(qū)分信息量不同，提出Hu差別矩陣、布爾差別矩陣、結(jié)構(gòu)差別矩陣、差別矩陣勢等概念和表示形式，研究它們之間的關(guān)系，給出H-redcut、S-reduct、B-reduct和F-reduct四種約簡定義;針對這四種約簡，提出添加和刪除兩種策略的通用差別矩陣約簡模型。選用UCI數(shù)據(jù)集，對不同

4、約簡算法性能和結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明相同策略約簡的結(jié)果相同，卻有不同時(shí)間和空間性能。
　　(2)基于差別矩陣研究不協(xié)調(diào)決策表的通用約簡方法。不協(xié)調(diào)決策表中因維護(hù)決策表的特性不同，將會(huì)導(dǎo)致不同的約簡結(jié)果，首先針對五種代表性約簡（H-reduct，P-reduct，D-reduct，A-reduct和Md-reduct），給出泛化決策表的表示形式;基于泛化決策表，定義了泛化差別矩陣和泛化差別函數(shù)。接著，分析不同約簡差別矩陣之間的關(guān)系，

5、以及差別矩陣之間互相轉(zhuǎn)換原理，研究在給定任意約簡及其差別矩陣的基礎(chǔ)上獲取其他約簡的理論與方法;還研究在H-reduct和Hu差別矩陣的基礎(chǔ)上獲得其差別矩陣及其約簡的理論和方法。
　　(3)從相對分辨能力的角度研究通用的約簡實(shí)現(xiàn)方法。差別矩陣約簡方法在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)集時(shí)存在不足，針對不協(xié)調(diào)決策系統(tǒng)，基于泛化決策表，給出相對分辨能力相關(guān)概念、性質(zhì)，以及相對分辨能力約簡定義，分析相對分辨能力約簡與差別矩陣約簡之間的等價(jià)性;提出添加策略和

6、刪除策略兩種通用的約簡算法（GARA-FS▲和GARA-BS▲）。最后，選用UCI數(shù)據(jù)集對比實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明相對分辨能力約簡可以有效地處理不協(xié)調(diào)決策表，相對于差別矩陣約簡方法，GARA-FS▲和GARA-BS▲算法的時(shí)空性能得到很大提升。
　　(4)從相對分辨能力的角度研究正區(qū)域約簡實(shí)現(xiàn)。研究Hu差別矩陣約簡與相對分辨能力約簡之間的關(guān)系，Yang差別矩陣約簡與正區(qū)域約簡之間的關(guān)系;討論了Hu差別矩陣與Yang差別矩陣之間的關(guān)系，提出

7、將Hu差別矩陣到Y(jié)ang差別矩陣之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律映射到H-相對分辨能力和P-相對分辨能力上，進(jìn)而給出補(bǔ)救計(jì)算策略和直接計(jì)算策略兩種P-相對分辨能力獲取方法，由此設(shè)計(jì)基于上述兩種P-相對分辨能力獲取策略的正區(qū)域約簡算法（RCSRA和DCSRA），利用實(shí)例和對比實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了算法的有效性。結(jié)果表明，RCSRA和DCSRA算法可以有效地求解正區(qū)域約簡，提升約簡求解效率，避免了差別矩陣約簡方法的不足。
　　(5)研究相對分辨能力約簡的加速策略與