Journal of Korea Spatial Information System Society
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v.12
no.1
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pp.49-56
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2010
Many researches of frequent pattern mining technique for detecting unknown patterns on spatial data have studied actively. Existing data structures have classified into tree-structure and array-structure, and those structures show the weakness of performance on dense or sparse data. Since spatial data have obtained the characteristics of dense and sparse patterns, it is important for us to mine quickly dense and sparse patterns using only single algorithm. In this paper, we propose novel data structure as compressed patricia frequent pattern tree and frequent pattern mining algorithm based on proposed data structure which can detect frequent patterns quickly in terms of both dense and sparse frequent patterns mining. In our experimental result, proposed algorithm proves about 10 times faster than existing FP-Growth algorithm on both dense and sparse data.
Sequential pattern mining that determines frequent patterns appearing in a given set of sequences is an important data mining problem with broad applications. For example, sequential pattern mining can find the web access patterns, customer's purchase patterns and DNA sequences related with specific disease. In this paper, we develop the sequential pattern mining algorithms using MapReduce framework. Our algorithms distribute input data to several machines and find frequent sequential patterns in parallel. With synthetic data sets, we did a comprehensive performance study with varying various parameters. Our experimental results show that linear speed up can be achieved through our algorithms with increasing the number of used machines.
Data mining techniques are used to find important and meaningful information from huge databases, and pattern mining is one of the significant data mining techniques. Pattern mining is a method of discovering useful patterns from the huge databases. Frequent pattern mining which is one of the pattern mining extracts patterns having higher frequencies than a minimum support threshold from databases, and the patterns are called frequent patterns. Traditional frequent pattern mining is based on a single minimum support threshold for the whole database to perform mining frequent patterns. This single support model implicitly supposes that all of the items in the database have the same nature. In real world applications, however, each item in databases can have relative characteristics, and thus an appropriate pattern mining technique which reflects the characteristics is required. In the framework of frequent pattern mining, where the natures of items are not considered, it needs to set the single minimum support threshold to a too low value for mining patterns containing rare items. It leads to too many patterns including meaningless items though. In contrast, we cannot mine any pattern if a too high threshold is used. This dilemma is called the rare item problem. To solve this problem, the initial researches proposed approximate approaches which split data into several groups according to item frequencies or group related rare items. However, these methods cannot find all of the frequent patterns including rare frequent patterns due to being based on approximate techniques. Hence, pattern mining model with multiple minimum supports is proposed in order to solve the rare item problem. In the model, each item has a corresponding minimum support threshold, called MIS (Minimum Item Support), and it is calculated based on item frequencies in databases. The multiple minimum supports model finds all of the rare frequent patterns without generating meaningless patterns and losing significant patterns by applying the MIS. Meanwhile, candidate patterns are extracted during a process of mining frequent patterns, and the only single minimum support is compared with frequencies of the candidate patterns in the single minimum support model. Therefore, the characteristics of items consist of the candidate patterns are not reflected. In addition, the rare item problem occurs in the model. In order to address this issue in the multiple minimum supports model, the minimum MIS value among all of the values of items in a candidate pattern is used as a minimum support threshold with respect to the candidate pattern for considering its characteristics. For efficiently mining frequent patterns including rare frequent patterns by adopting the above concept, tree based algorithms of the multiple minimum supports model sort items in a tree according to MIS descending order in contrast to those of the single minimum support model, where the items are ordered in frequency descending order. In this paper, we study the characteristics of the frequent pattern mining based on multiple minimum supports and conduct performance evaluation with a general frequent pattern mining algorithm in terms of runtime, memory usage, and scalability. Experimental results show that the multiple minimum supports based algorithm outperforms the single minimum support based one and demands more memory usage for MIS information. Moreover, the compared algorithms have a good scalability in the results.
Approximate Frequent pattern mining is to find approximate patterns, not exact frequent patterns with tolerable variations for more efficiency. As the size of database increases, much faster mining techniques are needed to deal with huge databases. Moreover, it is more difficult to discover exact results of mining patterns due to inherent noise or data diversity. In these cases, by mining approximate frequent patterns, more efficient mining can be performed in terms of runtime, memory usage and scalability. In this paper, we study the characteristics of an approximate mining algorithm based on probabilistic technique and run performance evaluation of the efficient approximate frequent pattern mining algorithm. Finally, we analyze the test results for more improvement.
Various methods of frequent pattern mining have been applied to genetic problems, specifically, to the combined association of two genotypes (a genotype pattern, or diplotype) at different DNA variants with disease. These methods have the ability to come up with a selection of genotype patterns that are more common in affected than unaffected individuals, and the assessment of statistical significance for these selected patterns poses some unique problems, which are briefly outlined here.
Electrocardiogram being the recording of the heart's electrical activity provides valuable clinical information about heart's status. Many re-searches have been pursued for heart disease diagnosis using ECG so far. However, electrocardio-graph uses foreign diagnosis algorithm due to inaccuracy of diagnosis results for a heart disease. This paper suggests ECG data collection, data preprocessing and heart disease pattern classification using data mining. This classification technique is the FB(Frequent pattern Bayesian) classifier and is a combination of two data mining problems, naive bayesian and frequent pattern mining. FB uses Product Approximation construction that uses the discovered frequent patterns. Therefore, this method overcomes weakness of naive bayesian which makes the assumption of class conditional independence.
Biological sequences such as DNA and amino acid sequences typically contain a large number of items. They have contiguous sequences that ordinarily consist of more than hundreds of frequent items. In biological sequences analysis(BSA), a frequent contiguous sequence search is one of the most important operations. Many studies have been done for mining sequential patterns efficiently. Most of the existing methods for mining sequential patterns are based on the Apriori algorithm. In particular, the prefixSpan algorithm is one of the most efficient sequential pattern mining schemes based on the Apriori algorithm. However, since the algorithm expands the sequential patterns from frequent patterns with length-1, it is not suitable for biological datasets with long frequent contiguous sequences. In recent years, the MacosVSpan algorithm was proposed based on the idea of the prefixSpan algorithm to significantly reduce its recursive process. However, the algorithm is still inefficient for mining frequent contiguous sequences from long biological data sequences. In this paper, we propose an efficient method to mine maximal frequent contiguous sequences in large biological data sequences by constructing the spanning tree with a fixed length. To verify the superiority of the proposed method, we perform experiments in various environments. The experiments show that the proposed method is much more efficient than MacosVSpan in terms of retrieval performance.
KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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v.12
no.11
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pp.5287-5303
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2018
Handling vast amount of data found in large transactional datasets is an obvious challenge for the conventional data mining algorithms. Addressing this challenge, our paper proposes a parallel approach for proper decomposition of mining problem into sub-problems in order to find frequent patterns from these datasets. The proposed, Pattern Mining for Large Distributed Dataset (PMLDD) approach, ensures minimum dependencies as well as minimum communications among sub-problems. It establishes a linear aggregation of the intermediate results so that it can be adapted to large-scale programming models like MapReduce. In this context, an algorithmic structure for MapReduce programming model is presented. PMLDD guarantees an efficient load balancing among the sub-problems by a specific selection criterion. Further, it optimizes the number of required iterations over the dataset for mining frequent patterns as compared to the existing approaches. Finally, we believe that our approach is scalable enough to handle larger datasets in terms of performance evaluation, and the result analysis justifies all these mentioned concerns.
Sequential pattern mining finds all of the frequent sequences satisfying a minimum support threshold in a large database. However, when mining long frequent sequences, or when using very low support thresholds, the performance of currently reported algorithms often degrades dramatically. In this paper, we propose a novel sequential pattern algorithm using only closed frequent sequences which are small subset of very large frequent sequences. Our algorithm generates the candidate sequences by depth-first search strategy in order to effectively prune. using bitmap representation of underlying databases, we can effectively calculate supports in terms of bit operations and prune sequences in much less time. Performance study shows that our algorithm outperforms the previous algorithms.
Mining interesting patterns from DNA sequences is one of the most challenging tasks in bioinformatics and computational biology. Maximal contiguous frequent patterns are preferable for expressing the function and structure of DNA sequences and hence can capture the common data characteristics among related sequences. Biologists are interested in finding frequent orderly arrangements of motifs that are responsible for similar expression of a group of genes. In order to reduce mining time and complexity, however, most existing sequence mining algorithms either focus on finding short DNA sequences or require explicit specification of sequence lengths in advance. The challenge is to find longer sequences without specifying sequence lengths in advance. In this paper, we propose an efficient approach to mining maximal contiguous frequent patterns from large DNA sequence datasets. The experimental results show that our proposed approach is memory-efficient and mines maximal contiguous frequent patterns within a reasonable time.
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