C语言序列挖掘算法（从零开始掌握频繁序列模式挖掘技术）

什么是序列挖掘？

序列挖掘（Sequence Mining）是指从一组有序的事件序列中找出频繁出现的子序列。例如，用户 A 的购物记录为：{牛奶} → {面包, 鸡蛋} → {果汁}，这就是一个序列。如果很多用户都有类似的购买顺序，那么这个子序列就可能是“频繁序列”。

在频繁序列挖掘中，我们关注的是那些出现频率高于设定阈值（最小支持度）的序列。

C语言实现序列挖掘的基本思路

我们将使用经典的 Apriori 思想 来生成候选序列，并通过扫描数据库计算支持度。整个过程分为以下几步：

1. 读取原始序列数据（每个客户的行为序列）
2. 生成长度为1的候选序列（单个项）
3. 筛选出满足最小支持度的频繁1-序列
4. 基于频繁k-序列生成候选(k+1)-序列
5. 重复步骤3~4，直到无法生成更长的频繁序列

C语言代码实现（简化版）

下面是一个简化的 C 语言序列挖掘示例。为了便于理解，我们假设所有序列由单字符表示（如 'A', 'B', 'C'），且每个客户只有一条事务序列。

// seq_mining.c - 简化版C语言序列挖掘算法#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#define MAX_SEQ 100     // 最大序列数#define MAX_LEN 20      // 单个序列最大长度#define MIN_SUPPORT 2   // 最小支持度（可调整）int database[MAX_SEQ][MAX_LEN];int seq_count = 0;int seq_len[MAX_SEQ];// 检查子序列 sub 是否出现在序列 seq 中int is_subsequence(char* sub, int* seq, int seq_length) {    int i = 0, j = 0;    while (i < strlen(sub) && j < seq_length) {        if (sub[i] == seq[j]) i++;        j++;    }    return (i == strlen(sub));}// 计算候选序列的支持度int calc_support(char* candidate) {    int count = 0;    for (int i = 0; i < seq_count; i++) {        if (is_subsequence(candidate, database[i], seq_len[i])) {            count++;        }    }    return count;}int main() {    // 示例数据：3个客户的购买序列    char raw_data[][20] = {"ABC", "AC", "AB"};    seq_count = 3;    // 将字符串转换为整数数组（便于处理）    for (int i = 0; i < seq_count; i++) {        seq_len[i] = strlen(raw_data[i]);        for (int j = 0; j < seq_len[i]; j++) {            database[i][j] = raw_data[i][j];        }    }    // 生成所有可能的1-项候选（A~Z）    printf("频繁序列（支持度 >= %d）:\n", MIN_SUPPORT);    for (char c = 'A'; c <= 'Z'; c++) {        char candidate[2] = {c, '\0'};        int sup = calc_support(candidate);        if (sup >= MIN_SUPPORT) {            printf("%c : 支持度 = %d\n", c, sup);        }    }    return 0;}

编译与运行

将上述代码保存为 seq_mining.c，然后在终端执行：

gcc seq_mining.c -o seq_mining./seq_mining

输出结果将显示支持度大于等于2的频繁单项序列（如 'A' 和 'B'）。

进阶方向

本教程展示的是最基础的C语言数据挖掘实现。实际应用中，你可能需要：

• 支持多字符项（如 "Milk", "Bread"）
• 实现完整的 AprioriAll 或 PrefixSpan 算法
• 优化性能（使用哈希表、位图等）
• 处理大规模数据集（文件 I/O、内存管理）

总结

通过本教程，你已经掌握了 C语言序列挖掘算法 的基本原理和简单实现。虽然真实场景中的序列模式挖掘更为复杂，但核心思想不变：从数据中发现频繁出现的有序模式。希望你能以此为基础，深入探索数据挖掘的广阔世界！