超市商品關(guān)聯(lián)規(guī)則分析

摘要：超市購物日漸成為人們生活中不可或缺的重要組成部分，因此超市購物行為研究也顯得較為重要。本文采用Apriori關(guān)聯(lián)規(guī)則算法分析超市購物清單中商品之間的關(guān)系，通過算法中兩個重要指標(biāo)支持度與置信度之間的關(guān)系來衡量商品之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，經(jīng)過算法分析獲得具有強(qiáng)相關(guān)性的產(chǎn)品組合。該結(jié)果可用于指導(dǎo)超市商品放置，超市購買指導(dǎo)等。

關(guān)鍵詞：超市商品;關(guān)聯(lián)規(guī)則分析;Apriori

中圖分類號：TP311.1 文獻(xiàn)識別碼：A文章編號：2096-3157（2020）04-0003-02

一、引言

隨著時代的發(fā)展，人們的物質(zhì)生活質(zhì)量日益提高，超市中商品質(zhì)量和商品種類也呈現(xiàn)快速增漲趨勢，顧客可以在超市選擇購買的商品數(shù)量也隨之增加。超市中人流量非常大，超市購物也成為人們?nèi)粘＝?jīng)濟(jì)生活中的重要組成部分。針對超市商品關(guān)聯(lián)關(guān)系的分析也顯得尤為重要，如果超市商品關(guān)聯(lián)關(guān)系強(qiáng)，則可以將這些商品擺放在同一位置，為超市管理者擺放商品提供依據(jù)。

基于上述背景，本文主要介紹Apriori算法關(guān)聯(lián)規(guī)則以及其計算每種籃子的獲利能力中的應(yīng)用。眾多研究者應(yīng)用Apriori算法分析市場籃子，并且研究者為了得到更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)在算法上進(jìn)行多種改進(jìn)研究，因此Apriori算法在分析超市購物習(xí)慣的研究中準(zhǔn)確可靠。在數(shù)據(jù)經(jīng)過預(yù)期處理后，利用Apriori算法對每種籃子中商品進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘并且研究其相關(guān)性，從而得到顧客選擇購買商品間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，進(jìn)一步分析購買商品的變動情況，可以為商家的營銷策略變動提供決策支持。

本文第二部分將對于Apriori算法分析超市商品關(guān)聯(lián)規(guī)則文章進(jìn)行介紹;第三部分將對實驗數(shù)據(jù)的選取和預(yù)處理進(jìn)行相關(guān)介紹;第四部分講解利用Python編程，求解得到結(jié)果并對結(jié)果進(jìn)行分析;第五部分為總結(jié)全文，提出 Apriori算法在超市關(guān)聯(lián)規(guī)則關(guān)系分析中具有重要作用。

二、文獻(xiàn)綜述

本部分研究三篇相關(guān)文獻(xiàn)，為本文研究提供理論支撐。

高正紅[1]通過對數(shù)據(jù)的分析得出的結(jié)論如下：通過分析數(shù)據(jù)之間的關(guān)系可以預(yù)測未來的發(fā)展趨勢，以便管理人員作出正確的決策，為企業(yè)節(jié)省大量開支，提高企業(yè)利潤。

鮑娜[2]在論文中表明，隨著人們生活水平的提高，網(wǎng)上超市被越來越多的人所利用，網(wǎng)上超市的產(chǎn)品組合也越來越受到關(guān)注。該論文利用Apriori算法對網(wǎng)上超市的商品組合進(jìn)行挖掘，以女性購買者所購買的商品作為數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，利用Apriori算法找出出現(xiàn)次數(shù)最多的商品組合并最終得到最優(yōu)的產(chǎn)品組合。該商品組合對網(wǎng)上超市的發(fā)展有一定的指導(dǎo)性作用。

董陽光[3]通過將關(guān)聯(lián)規(guī)則算法應(yīng)用在數(shù)據(jù)挖掘中，可以從超市的購物記錄中找到放置在購物籃中的商品之間的關(guān)系，分析顧客的購物習(xí)慣，并幫助零售商了解顧客經(jīng)常購買哪些產(chǎn)品，以便幫助他們制定更好的營銷策略。利用這種關(guān)聯(lián)規(guī)則，我們可以更具有針對性地指導(dǎo)超市工作人員進(jìn)行商品的擺放，在方便顧客進(jìn)行商品挑選的同時，增加營業(yè)收入，實現(xiàn)消費者與供應(yīng)商的互利共贏。

三、商品數(shù)據(jù)收集與關(guān)聯(lián)規(guī)則算法介紹

1.商品數(shù)據(jù)收集

本文從Kaggle網(wǎng)站上獲取美國某超市的顧客購物清單，其中包含7501組客戶購物數(shù)據(jù)，每組購物數(shù)據(jù)分別代表客戶某次購物行為購買的商品種類以及數(shù)量，其中最長的一組數(shù)據(jù)包含20種商品，最短的一組數(shù)據(jù)包含2種商品。

2.數(shù)據(jù)預(yù)處理

本文采用Python進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理以及算法運算。Python的Apriori庫要求我們的數(shù)據(jù)集采用列表的形式，因此將整個數(shù)據(jù)集設(shè)置成一個很大的列表，數(shù)據(jù)集中的每個事務(wù)都是外部大列表中的內(nèi)部列表，散亂的數(shù)據(jù)將被整理的更加清晰，有條理。形式如下：[[transaction1]，[transaction2]，…，[transaction7501]]。表1為我們的部分?jǐn)?shù)據(jù)示例：

3.介紹Apriori關(guān)聯(lián)規(guī)則

Apriori算法是關(guān)聯(lián)規(guī)則算法是非常經(jīng)典的一種數(shù)據(jù)挖掘的算法，應(yīng)用廣泛。它包含兩個重要概念：

（1）支持度（support）：代表兩個事件A，B同時發(fā)生的概率，support=P（AB）。

（2）置信度（confidence）：代表在事件A發(fā)生的前提下，事件B發(fā)生的概率，conficence=P（B|A）。

使用Apriori算法分析市場籃子目的是在包含不同產(chǎn)品的事務(wù)的數(shù)據(jù)集上使用Apriori算法理解關(guān)聯(lián)規(guī)則及其度量。舉個例子，市場籃子分析可能幫助管理者優(yōu)化不同商品的布局。如果一個顧客買牛奶可能也會同時注意到買面包，他們將牛奶靠近或者遠(yuǎn)離面包可能會對銷售兩項商品都有幫助。市場籃子分析可以通過識別產(chǎn)品之間的關(guān)聯(lián)來完成，稱為關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘。

四、利用Apriori算法挖掘超市商品間關(guān)聯(lián)規(guī)則

結(jié)果分析。本文采用Python編程實現(xiàn)Apriori算法挖掘超市商品間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，使用python根據(jù)所收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)分析得出如下結(jié)論（部分結(jié)果展示）：

由表2可看出，“牛肉末”與“香草和胡椒”兩種商品的支持度最高，因此這兩種商品有較高的關(guān)聯(lián)度。說明消費者同時購買這兩種商品的概率最大，因此在超市儲備貨物時可以將這兩種商品同時考慮。另外，這兩種商品的置信度為32.35，說明購買“香草和胡椒”的客戶中有32.35%的客戶會購買牛肉末，這是一個很高的比例，因此超市可以考慮將這兩種商品放在一起銷售，建議超市管理者將這兩種商品的貨架擺放在比較鄰近的位置，因此當(dāng)顧客購買“牛肉末”的同時有很大的概率顧客會選擇購買“香菜和胡椒”;同理當(dāng)顧客購買“香菜和胡椒”的同時也會有很大的概率去選擇同時購買“牛肉末”?；蛘咴谏碳腋慊顒訒r免費贈送其中一件商品，以達(dá)到增加另一件商品銷量的目的。

五、結(jié)語

隨著人們物質(zhì)生活質(zhì)量日益提高，超市中商品質(zhì)量和商品種類也呈現(xiàn)快速增漲趨勢，顧客可以在超市選擇購買的商品數(shù)量也隨之增加。本文嘗試通過消費者的購物數(shù)據(jù)，挖掘超市商品之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，通過查看顧客在商品購買過程中的行為習(xí)慣，來發(fā)現(xiàn)商品之間的關(guān)聯(lián)規(guī)則，繼而為超市管理者制定相應(yīng)的營銷策略提供依據(jù)。市場購物籃分析可以幫助管理者優(yōu)化不同的商店布局，對于相關(guān)性比較高的商品，例如如果購買牛肉末的顧客也傾向于同時購買番茄醬，那么將牛肉末放在番茄醬附近或?qū)γ婵赡苡兄谠黾舆@兩種產(chǎn)品的銷售。

參考文獻(xiàn)：

[1]高正紅，沈?qū)W利.Apriori算法在超市決策中的應(yīng)用[J].長春工程學(xué)院學(xué)報：自然科學(xué)版，2007，（1）：63～66.

[2]鮑娜，張德賢.基于Apriori算法的網(wǎng)上超市產(chǎn)品組合研究[J].福建電腦，2008，（1）：64～65.

[3]董陽光.基于Apriori算法的關(guān)聯(lián)規(guī)則超市購物推薦算法研究[J].中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，2017，（48）.

作者簡介：

周冠茜，北京市第十三中學(xué)學(xué)生。