老高与购物篮分析
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“啤酒与尿布”是一个真实的故事，发生在1990年代的沃尔玛大卖场，代表卖场的购物篮商品之间存在着某种特定的关联关系，挖掘并利用这种关联关系，可以使得实体零售门店充分；了解顾客的购物场景，为选品与品类管理、定价与调价、促销策略及评估、关联陈列、顾客行为聚类等提供了有效的数据依据。
我在2008年撰写了《啤酒与尿布-神奇的购物篮分析》（清华大学出版），开辟本专栏,是为了与大家探讨实体门店购物篮管理的理念、计算方法及案例，以及能够与相关软件企业合作，开发相关应用软件产品
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缩小范围：基于约束条件的关联规则挖掘(一)
2023年11月07日
评论数（0）一、基于约束条件的关联规则挖掘：
基于Apriori算法的购物篮分析，采取了全程遍历扫描（Count all）算法，因此有时也被称为暴力遍历、或野蛮搜索。
一个具有15个项目集合的数据集，计算其中2个项目的随机组合频繁项集，产生的项目集合数值为：（215 ? 2） = 32 ,768。
假定一个小超市，拥有100个商品，每个商品都实现了销售，现在需要寻找3个商品的购物篮关联规则，就会有161,700个组合的可能。
一个标准的超市会有1万个商品，那么由二个商品构成（ 2-item combinations）的商品组合就有5千万个，由三个商品构成(3-item combinations)的购物篮商品组合有100亿个。
沃尔玛大卖场有10-15万个商品，即使只计算某个月的购物篮数据，也是极其可怕的天文数字。
要想实现购物篮分析，首先必须减少购物篮的数据集合规模（reduce the dataset size），即限制购物篮分析的样本量。
限制购物篮数据的样本量，出发点可以由用户指定对哪些数据进行挖掘，而不是全部的数据，采取缩小计算范围（count some）的策略，也被称为基于约束条件的策略。
基于约束条件达到缩小搜索空间的数据挖掘策略，被称为基于约束条件的数据挖掘（Constraint-Based Mining），由此产生的关联规则被称为约束条件关联规则（Constrained Association Rules）。
基于约束条件的数据挖掘，需要基于用户定义的约束条件（User-Defined Patterns）进行，即应该在用户定义的约束条件指导下进行挖掘。
采取基于约束条件的数据挖掘，可以规避大多数门店不感兴趣的关联规则，聚焦显著且具有高价值的关联规则（research the high volume of trivial association rules），基于约束条件的挖掘策略可以大大减少购物篮的数量、加快购物篮分析的速度、并由于聚焦使得这些关联规则更加明显。
二、选取购物篮数据集约束条件的方法：
按照约束条件挖掘产生的关联规则，有时也被称为配置关联规则（Profiles Associations Rules）， 即按照事先配置的约束条件寻找关联规则，被数据分析界认为属于一种量化分析方法，指的是提前对购物篮交易数据进行配置处理，也是一种数据前处理方法。
约束条件的选取大多基于分类算法或采取聚类技术，以此减少数据库规模。
几种常用的约束条件类型：
? 支持度-置信度约束：指定规则的兴趣度阈值或统计度，如(min_support ≥3%, min_confidence ≥60%)，这是最传统的购物篮约束条件选取方法。
? 限定分析的项目前提条件：比如限定购物篮中只有促销品、只有某种特定商品品类、或只有某种特定人群的标签商品、或特定销售时间段。
? 否定分析的项目前提条件：限制某些商品属性不能出现在购物篮中，比如购物篮中不能有特价商品、不能有咖啡、酸奶等商品等等，以此寻找特定的关联规则。
? 带权值的权值属性：常见的做法将购物篮金额、商品的价格或购买数量作为权值（或阈值），比如只选取购物篮金额在80元以上、或者商品价格为权值。
几种常见约束条件的选取方法:
在进行购物篮分析时，可以从商品或品类入手限定数据库规模，比如特定商品、品类、促销品、新品、推荐品、拟淘汰品等为维度，对购物篮数据集合进行划分子集的方法，划分为不同的数据特征子集，减少数据库遍历的数据量。
常用的约束条件选取点有：
? 特定商品、特定品类、特定品牌、或商品虚拟属性；按照指定的商品、商品品类、品牌，或者按照某种特定的商品属性，比如无糖、脱脂等属性进行选取。
? 销售排行Top-N方法：即按照销售排行选择商品，从而减少数据库的规模，Top-N销售排行是零售业喜爱的数据分析方法，选取热门商品作为约束条件进行购物篮分析，可以全面评估这些热门商品的购物篮表现。
? PI值排行：PI值反映了商品在购物篮的渗透率，PI值排行与商品销售排行可以联合使用，全面衡量商品被顾客之间的关注度。
? 促销商品：选取购物篮中含有促销商品的购物篮数据集合，作为促销预测、选品、评估的约束条件，促销是零售门店最基本的业务工作，选取促销品作为购物篮数据数据集合，可以从购物篮角度评估促销效果。
? 长尾商品：长尾商品其实就是门店中动销率最差的商品，有些长尾商品即使动销率很差，但具有特定的商业价值，需要确定长尾商品是否合理，需要进行单独的选取分析，有些长尾商品具有提升的空间，而有些只能淘汰。
? 购物篮量化指标选取：购物篮金额、商品价格、购物篮系数等指标也可以作为约束条件，比如发现客单价在100元以上或者购买数量不小于10，或商品单价(price < 10元)、客单价(sum > 100)等。
? 时间属性的约束条件：零售业是一个时间敏感行业，周期性和循环性都很强，因此国外将时间敏感关联规则被称为循环和日历关联规则（Cyclic and calendric association rules）。现实中很多商品关联规则只产生于特定的、时间窗口很短的时段，属于临时性规则（temporal rules），这些规则都对门店具有重大价值。