++第十四章++ ++数据仓库与数据挖掘++
内容提要：
- 了解数据仓库相关技术
- 了解数据仓库的设计、建造、运行及维护
- 了解OLAP及多维数据模型
- 了解数据挖掘技术
- 决策支持系统(DSS)：综合利用大量数据有机组合众多模型(数学模型和数据处理模型)，通过人机交互，辅助各级决策者实现科学决策的系统。
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14.2 数据仓库技术概述：
数据仓库的概念与特性：
##### 建立数据仓库的目的：
* 根据决策需求对企业的数据采取适当的手段进行集成，形成一个综合的面向分析的数据环境，用于支持企业的信息型决策型的分析应用。
##### 数据仓库的特性：
1. 面向主题性：
* 数据仓库中的数据是以面向主题的方式进行组织的。
* 目前，数据仓库主题数据的实现采用关系型数据库技术。
2. 集成性：
* 数据仓库最重要的特性。分为数据抽取、转换、清理（过滤）和装载4项任务
3. 不可更新性：
* 数据仓库中的数据以批量方式处理，不进行一般意义上的数据更新。
4. 时间特性：
* 随时间变化：不断捕捉数据。
数据仓库的体系结构与环境：
- 从数据层次角度可分为：操作性数据、操作性数据存储、数据仓库、数据集市，也可以包括个体层数据
- 从功能结构角度可分为：数据处理、数据管理、数据应用
数据仓库的数据组织：
- 粒度：
- 数据仓库的数据单位中保存数据的细化或综合程度的级别。细化程度越高，粒度越小
- 数据分区(分割)：
- 将数据分散到各自的物理单元中去，它们能独立地处理。
- 最常见的是按照时间标准分区。
- 元数据：
- 关于数据的数据，或叫描述数据的数据，用于构造、维持、管理、和使用数据仓库，在数据仓库中尤为重要。
- 它描述了数据的结构、内容、链和索引等内容
- 分为：技术型元数据和业务型元数据
- 数据集市 -- 小型的，面向部门或工作组级数据仓库
操作型数据存储（ODS） ：
- 是能支持企业日常的全局应用的数据集合，是不同于DB的一种新的数据环境，是DW扩展后得到的一个混合形式。
- 四个基本特点：面向主题、集成、可变、当前或接近当前的。
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14.3 设计与建造数据仓库
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| CLDS由数据开始，一旦数据到手，就集成数据，然后，如果数据有偏差，就检验看看数据存在什么偏差，再针对数据写程序，分析程序执行结果，最后，系统需求才得到理解。 |
数据仓库的数据模型：
- 数据仓库的数据模型分为概念（E-R图）、逻辑（关系型模型或多维数据模型）、物理三级数据模型。与普通数据库系统的数据模型不同。
- 一般不包含纯操作型数据。
- 一般需要扩充关键字结构，在其中加入时间属性。
- 需要增加导出数据。
数据仓库设计步骤：
- 数据仓库的设计过程分为:
概念模型设计、技术评估与环境准备工作、逻辑模型设计、物理模型设计、数据生成与应用实现、数据仓库运行与维护
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14.4 数据仓库的运行和维护
数据仓库数据的更新维护
维护策略
- 实时维护
在数据源发生变化时，立即更新
2.延时维护
在数据仓库中的视图被查询时完成更新
3.快照维护
定期对数据仓库进行维护，触发条件是时间
捕捉数据源的变化
典型的方法有:
- 触发器
- 修改数据源应用程序
- 通过日志文件
- 快照比较法
14.5 联机分析处理与多维数据模型：
OLAP简介
- OLAP--联机分析处理或在线分析处理
- 主要用于支持复杂的分析操作，侧重对决策人员和高层管理人员的决策支持。
- OLAP工具一般具有快速、可分析和多维的特点。
多维分析的基本操作
- 钻取与卷起
OLAP分析最基本的操作。钻取指对应于某维逐步向更细节层方向观察数据，卷起则反
- 切片和切块
实现局部数据的显示。
- 旋转
改变一个报告或页面显示的维方向，得到不同视角的数据。最简单的旋转就是数据交叉
OLAP的实现方式
OLAP的实现方式有三种：
- 基于多维数据库的OLAP(MOLAP)
- 以多维数组为基本存储结构。
- 基于关系数据库的OLAP(ROLAP)
- 采用关系表表示和存储。（星形模式或雪花模式）
- 混合型的OLAP(HOLAP)
- 结合MOLAP与ROLAP。具有最好的查询性能。
14.6 数据挖掘技术：
- 数据挖掘：
- 就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中，提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程
数据挖掘步骤：
- 数据挖掘作为知识发展的过程，分为三个阶段
- 数据准备
三个子步骤：数据选取，数据预处理，数据变化
- 数据挖掘
首先确定挖掘的任务，其次决定挖掘算法
- 结果解释评估
剔除几余或无关的模式
常见的数据挖掘任务：
- 分类预测任务
常见的方法：决策树、神经网络、规则归纳、支持向量机、贝叶斯、粗糙集、回归分析、K-最近邻等。
- 描述型任务
典型的方法：聚类、关联、分析等。
关联规则挖掘
- 关联规则挖掘过程主要包含两个阶段：
- 第一阶段必须先从资料集合中找出所有的高频项目组
- 第二阶段再由这些高频项目组中产生关联规则
分类挖掘
- 用于预测数据对象的离散类别
- 一般分为两个步骤：
- 通过已知数据集，建立分类函数，构造分类器
- 利用所获得的分类函数对未知类别标记的数据项进行分类操作。
聚类挖掘
- 用于对集中的数据进行分组，使得每组内的数据尽量相似而不同，组间的数据尽可能不同。
- 聚类方法包括统计方法、机器学习方法、神经网络方法和面向数据库的方法等
时间序列分析
- 时间序列----用时间排序的一组随机变量。
- 时间序列分析----又称为数据演变分析，描述行为随时间变化的对象的规律或趋势，并对其进行建模
- 从不同角度可分为：一元时间序列和多元时间序列；等间隔时间序列和不等间隔时间序列；平稳时间序列和非平稳时间序列。
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