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什麼是粗糙集

粗糙集(Rough Set)是一種數學工具,用於處理不精確、不確定和不完整的數據。它由波蘭科學家Pawlak教授在1982年提出,主要用於研究信息系統中的顆粒性、模糊性和不完全性。粗糙集理論的特點在於,它只需要樣本數據的信息,而不依賴於任何先驗信息。通過知識約簡,粗糙集能夠在保持分類能力不變的前提下,揭示問題的內在客觀規律。目前,粗糙集已經在決策分析模式識別過程控制機器學習以及數據挖掘等領域得到了廣泛的套用。

在粗糙集理論中,明確集(crisp set)指的是傳統的集合,而粗糙集則是對明確集進行形式上的逼近,即給出該明確集的上逼近集和下逼近集。一個信息系統可以表示為一個四元組,包括論域、屬性集合、屬性值域和信息函式。在這個框架下,粗糙集的邊界是由下、上近似來刻畫的。對於任意子集X⊂U,X關於現有知識R的下、上近似分別定義為R_(X)={x∈U,[x]R⊆X}和R-(X)={x∈U,[x]R∩X≠Φ}。樣本子集X的不確定性程度可以用粗糙度aR(X)來刻畫,定義為aR(X)=Card(R_(X))/Card(R-(X))。

粗糙集理論是繼機率論、模糊集、證據理論之後,又一個處理不確定性的數學工具。它與機率論和模糊集等處理不確定性問題的方法相比,其最大的特點是只需要樣本數據的信息,而不依賴於任何先驗信息。