關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法的山東省青少年體質(zhì)健康影響因素分析

摘要：本文采用文獻資料法、問卷調(diào)查法等研究方法，從關(guān)聯(lián)規(guī)則相關(guān)概念入手，創(chuàng)新地利用計算機數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)跨學(xué)科探究體育問題，以機器挖掘深層次探求影響山東青少年體質(zhì)健康的因素以及與其青少年久坐、睡眠、面屏等因素的關(guān)聯(lián)。研究旨在提升山東省青少年體質(zhì)健康水平，為山東省青少年體質(zhì)健康的促進提供系統(tǒng)、科學(xué)、有效的方案。

關(guān)鍵詞：關(guān)聯(lián)規(guī)則" 數(shù)據(jù)挖掘" 青少年" 體質(zhì)健康促進

中圖分類號：G804 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8902-（2025）-01-103-3-TBB

1、前言

近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展的迅速變化，人們大多奔波于生計工作，能自我支配的體育鍛煉時間愈發(fā)減少，身體活動量的減少埋下健康隱患。青少年學(xué)業(yè)的繁忙也致使其有效參加體育鍛煉活動的時間減少，針對現(xiàn)有情況及青少年兒童體質(zhì)健康水平下降趨勢愈發(fā)顯著，對青少年體質(zhì)健康問題的優(yōu)化提升刻不容緩。

新時期下多樣的、大量的、高效的數(shù)據(jù)處理必將成為數(shù)據(jù)發(fā)展的方向，現(xiàn)有青少年體質(zhì)健康問題和青少年體質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理問題引起人們高度關(guān)注。可將學(xué)生體質(zhì)健康測試與大數(shù)據(jù)體質(zhì)健康系統(tǒng)上的實際應(yīng)用、服務(wù)提供、功能開發(fā)相結(jié)合。青少年體質(zhì)健康檢測中，利用關(guān)聯(lián)規(guī)則從海量體質(zhì)健康數(shù)據(jù)中挖掘出來具有相關(guān)性或者連續(xù)性的特點，將這些表象化的數(shù)據(jù)進行實質(zhì)化分析，創(chuàng)新地利用計算機數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)跨學(xué)科探究影響山東青少年體質(zhì)健康的因素及尋求體質(zhì)健康與久坐、睡眠、面屏?xí)r間的關(guān)系。

2、研究對象與方法

2.1、研究對象

以山東省13—16歲青少年的體質(zhì)健康影響因素作為研究對象。

2.2、數(shù)據(jù)收集方法

（1）資料收集法。

筆者在學(xué)校圖書館查閱了以“體質(zhì)”“身心健康”“健康促進”“大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的具體使用”為關(guān)鍵詞的相關(guān)文獻資料，為本研究提供理論基礎(chǔ)。查閱和調(diào)查的山東省13—16歲青少年的體質(zhì)健康現(xiàn)狀以及國家對青少年體質(zhì)健康水平的評價標(biāo)準，為本研究提供了數(shù)據(jù)支持。

（2）問卷調(diào)查法。

采用分級分層整群抽樣法，在山東省分別以地級市、區(qū)（縣）、街道（鄉(xiāng)鎮(zhèn)）、社區(qū)（村）為樣本地區(qū)，首先綜合考慮山東省各地區(qū)地理位置（沿海、南部、西部、北部）和經(jīng)濟情況（近五年內(nèi)人均收入情況），抽取經(jīng)濟發(fā)達程度高、中、低的三個城市，同理再從三個城市中抽取經(jīng)濟發(fā)達程度高、中、低的三個區(qū)（縣），并從縣中的社區(qū)或村中各抽高、低兩個社區(qū)或村進行簡明健康調(diào)查和家庭、社會情況調(diào)查。納入抽選范圍：以13—16歲的青少年為調(diào)查對象，并且在居住地居住三年以上的。

（3）數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)。

利用大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則對相關(guān)數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)標(biāo)準化整理、尋找隱藏的影響青少年體質(zhì)健康的因素以及體質(zhì)健康與青少年久坐、睡眠、面屏之間的關(guān)聯(lián)或相互關(guān)系。該算法的挖掘過程主要包括兩個階段：第一階段為從海量原始數(shù)據(jù)中找出所有的高頻項目組；第二階段為從這些高頻出現(xiàn)的項目組之間產(chǎn)生關(guān)聯(lián)規(guī)則。關(guān)聯(lián)規(guī)則中經(jīng)典算法是Apriori算法，Apriori算法通過層次迭代掃描的策略，挖掘出所有頻繁的大項目集。該算法首先掃描一遍數(shù)據(jù)庫，根據(jù)最小支持度，得到頻繁1-項目集，然后將頻繁1-項目集連接在一起得到候選2-項目集，并再次掃描數(shù)據(jù)庫，根據(jù)最小支持度剪枝得到頻繁2-項目集，以此類推，直到?jīng)]有新的頻繁項目集生成，然后根據(jù)最小置信度得出關(guān)聯(lián)規(guī)則。從算法的執(zhí)行過程，我們能夠看出該Apriori算法的長處：簡單、易理解、數(shù)據(jù)要求低。

3、概念界定

3.1、關(guān)聯(lián)規(guī)則中的基本概念

（1）關(guān)聯(lián)規(guī)則。

關(guān)聯(lián)規(guī)則（Association Rules）是一種研究數(shù)據(jù)庫中項與項之間關(guān)系的方法，最早由20世紀的計算機工程師提出。由于其分析過程簡單清晰、結(jié)果易于解釋，在醫(yī)療健康、通信和銀行等領(lǐng)域，關(guān)聯(lián)規(guī)則被廣泛應(yīng)用。而在青少年體質(zhì)健康檢測中，利用關(guān)聯(lián)規(guī)則從海量體質(zhì)健康數(shù)據(jù)中挖掘出來具有相關(guān)性或者連續(xù)性的特點，將這些表象化的數(shù)據(jù)實質(zhì)化分析。進而根據(jù)這些數(shù)據(jù)所蘊含的深刻含義進行繪制體質(zhì)健康報告以及設(shè)計運動處方和營養(yǎng)處方，為青少年體質(zhì)健康的促進提供了另一種有效的方法。

①項及項集

項，指分析數(shù)據(jù)中的一個對象；項集，就是若干項的項構(gòu)成的集合。

②事務(wù)

事務(wù)是指一組相互關(guān)聯(lián)、相互依賴的操作序列。在這些序列中，操作要不全部執(zhí)行成功、要不全部失敗回滾。

③支持度和可信度

支持度指項集數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)的頻率，它可以來衡量一個項集的重要性或常見程度?？尚哦戎戈P(guān)聯(lián)規(guī)則的可信程度，用來衡量當(dāng)前提條件出現(xiàn)時，結(jié)果出現(xiàn)的概率。

④頻繁項集

頻繁項集是指在數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)頻率超過給定閾值的項目集合。

（2）關(guān)聯(lián)規(guī)則的挖掘流程。

挖掘流程：首先，確定一個已滿足support（X=Y）≥minsup且具有可配置的目標(biāo)（X=Y）。其次，通過給定的minsup函數(shù)，在數(shù)據(jù)集D中尋找支持度大于minsup的項目集。最后，利用第一步中發(fā)現(xiàn)的頻繁項目集生成規(guī)則，并根據(jù)minconf篩選出有意義且強大的規(guī)則。

本文認為，獲取頻繁項目是一個關(guān)鍵問題。當(dāng)支持度（X=Y）≥minsup且配置性（X=Y）≥minconf時，最終目標(biāo)是X=Y。步驟如下：首先，在數(shù)據(jù)分析的初始階段，設(shè)定minsup值，并在數(shù)據(jù)集D中尋找支持度大于minsup的項目集，這些項目集被稱為頻繁項集；接著，從這些頻繁項集中生成關(guān)聯(lián)規(guī)則，并在規(guī)則算法的約束下，嚴格按照minconf篩選出所需的強規(guī)則項。由此可見，在基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的交易數(shù)據(jù)庫算法中，頻繁項集是一個關(guān)鍵問題。

綜上所述，在了解關(guān)聯(lián)規(guī)則的內(nèi)在含義和注意事項的基礎(chǔ)上，在體育領(lǐng)域，一些學(xué)者提出了一種基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的體育評價決策支持系統(tǒng)的設(shè)計方法。本文將大數(shù)據(jù)挖掘方法應(yīng)用于體育信息評價中，結(jié)合體育信息評價的先驗知識，構(gòu)造了一個關(guān)聯(lián)規(guī)則特征集，利用關(guān)聯(lián)規(guī)則特征提取大數(shù)據(jù)信息融合技術(shù)實現(xiàn)了體育評價決策支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。在這一階段，關(guān)聯(lián)規(guī)則的應(yīng)用主要是研究銷售業(yè)務(wù)與工程問題之間的關(guān)系。這種方法在體育領(lǐng)域研究應(yīng)用較少。運用該方法的理論，可以為解決體育領(lǐng)域的實際問題提供大量的數(shù)據(jù)。本文以山東省青少年體質(zhì)健康問題及體質(zhì)測試數(shù)據(jù)存在的現(xiàn)實問題為導(dǎo)向，綜合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的選擇，然后基于關(guān)聯(lián)規(guī)則算法探求山東省青少年體質(zhì)健康影響因素以及其與青少年久坐、睡眠、面屏等因素的關(guān)聯(lián)。

3.2、山東省青少年體質(zhì)健康影響因素分析

（1）青少年久坐。

通過相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，中國的青少年在身體活動方面存在較大的缺陷，久坐現(xiàn)象愈發(fā)嚴重。2012年的經(jīng)濟合作與發(fā)展會議數(shù)據(jù)顯示，上海市15歲學(xué)生的課堂之外的作業(yè)和假期文字性的作業(yè)時間為14h，這個數(shù)據(jù)大大高于國際5h的水平，占比為世界之最。2016年上海體育學(xué)院國家社科基金重大項目組對全國及新疆建設(shè)兵團10萬余名學(xué)生進行調(diào)查，大數(shù)據(jù)結(jié)果顯示，僅有不到1/3的兒童青少年能每天參加至少60min的中高強度身體活動，而且對于久坐時間符合標(biāo)準的也僅只有11.8%的學(xué)生，這個數(shù)據(jù)是隨著學(xué)業(yè)年級遞增的，初中和高中年級的學(xué)生室外體育活動、身體素質(zhì)鍛煉均低于平均水平。除此之外，兒童青少年每天所面臨的學(xué)校遺留作業(yè)完成時間也比面屏?xí)r間要多，是久坐行為產(chǎn)生的最為主要的原因。久坐行為帶給兒童青少年的危害是我們無法想象的，甚至?xí)绊懰麄兘窈蟮膶W(xué)習(xí)和生活。所以我們在關(guān)注青少年體質(zhì)健康的促進方式的同時也要對久坐行為和面屏?xí)r間進行關(guān)注，重視久坐行為對兒童青少年產(chǎn)生的巨大后續(xù)影響。

（2）青少年睡眠。

截止到目前，許多先進的研究均發(fā)現(xiàn)青少年普遍存在睡眠問題。鄭靜對廣州市1099名兒童青少年所信賴的監(jiān)護人進行調(diào)查，最后發(fā)現(xiàn)，22.2%的兒童青少年確實存在睡眠不足或睡眠不良的問題。還有學(xué)者采用匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)對長沙市2216名兒童青少年進行大量調(diào)查，發(fā)現(xiàn)14.4%的學(xué)生存在睡眠不健康的問題。青少年作為祖國的花朵、社會發(fā)展的希望，是社會的堅定發(fā)展力量，其睡眠和心理健康方面的發(fā)展存在緊密的聯(lián)系，任何一方面出現(xiàn)問題，都會對學(xué)生未來的發(fā)展產(chǎn)生不良的影響。另外睡眠障礙的研究人群主要是成年人或者是老年人，且隨著年齡的增長睡眠問題越來越明顯，討論研究青少年的睡眠問題至關(guān)重要且迫在眉睫。

近些年來，關(guān)于睡眠質(zhì)量與手機依賴關(guān)系的研究逐漸增多，并取得了一些成果。例如，Shahin（2013）發(fā)現(xiàn)，隨著青少年對手機依賴性的增加，他們的睡眠質(zhì)量也在下降。Yogesh等人（2014）對手機使用與睡眠質(zhì)量之間的關(guān)系進行了研究，結(jié)果表明，手機使用時長與睡眠質(zhì)量之間存在顯著的負相關(guān)。此外，一些研究表明，對手機的依賴對睡眠質(zhì)量沒有直接的影響，而是間接的。例如，Demerce等人（2015）發(fā)現(xiàn)，依賴手機直接產(chǎn)生消極情緒，如抑郁或焦慮，間接導(dǎo)致睡眠障礙。中國學(xué)者王瑞峰等人（2014）對合肥市中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生進行了抽樣調(diào)查。研究發(fā)現(xiàn)，中職生對手機的依賴程度很高，這也會影響他們的睡眠質(zhì)量。減少使用手機有助于提高睡眠質(zhì)量。以唐山市青少年為研究對象，發(fā)現(xiàn)青少年對手機的依賴是影響青少年睡眠質(zhì)量的重要因素。

依賴手機的人比不依賴手機的人少。王海青等人（2016）證實，使用手機會影響睡眠質(zhì)量。這些結(jié)果表明，對手機的依賴會直接或間接地影響睡眠質(zhì)量。因此，不良的手機使用習(xí)慣會影響個人的睡眠質(zhì)量。

一般來說，影響青少年睡眠質(zhì)量的因素有很多，主要包括傳統(tǒng)社會文化因素、家庭因素、青少年的心理和行為特點以及個人習(xí)慣等。隨著電視、電腦和網(wǎng)絡(luò)的廣泛使用，青少年的睡眠習(xí)慣和睡眠時間受到了很大的影響。這也是目前青少年缺乏睡眠的主要原因之一。此外，繁重的學(xué)業(yè)和考試壓力，加上日益激烈的競爭，使得青少年承受了更大的精神壓力，失去了學(xué)習(xí)之外的許多快樂。在一項關(guān)于睡眠不足原因的調(diào)查中，來自不同國家的研究人員指出，睡眠不足與過度的學(xué)習(xí)負擔(dān)、過度使用電腦、在臥室里放置電視以及不良的睡眠習(xí)慣等因素有關(guān)。

（3）青少年面屏。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，許多電子設(shè)備吸引了年輕人。首先，玩耍是青少年的天性。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，信息化已成為大勢所趨。電子設(shè)備已經(jīng)成為許多青少年的“好伴侶”。許多青少年因缺乏自制力被電子設(shè)備所吸引。他們經(jīng)常長時間使用電腦、手機、電子游戲等電子設(shè)備，不僅浪費了學(xué)習(xí)時間，甚至占用了鍛煉時間。其次，飲食不規(guī)范也是嚴重危害青少年健康的“罪魁禍首”。有些青少年不喜歡吃蔬菜和水果。他們只是喜歡吃肉。吃的時候，他們只選擇自己喜歡的菜，像一些油炸食品、軟飲料和其他含有大量食品添加劑的食品，營養(yǎng)極不均衡。雖然在短時間內(nèi)對青少年的健康幾乎沒有影響，但隨著時間的推移，負面影響將一個接一個地暴露出來。

4、結(jié)束語

13—16歲的青少年正處于人生的關(guān)鍵階段，面對巨大的學(xué)習(xí)壓力，學(xué)生的健康也很重要。青少年處于特殊的生理發(fā)展階段，需要逐步增強體質(zhì)。人類的健康發(fā)展一直是衛(wèi)生保健領(lǐng)域關(guān)注的焦點，這不僅反映了一個國家或地區(qū)的經(jīng)濟、健康和人口素質(zhì)，也是衡量這些指標(biāo)的重要方式。為了減少兒童和青少年的久坐時間，減少和消除不良行為，促進養(yǎng)成健康的生活方式，促進身心功能的全面發(fā)展，可以對個體進行家庭、學(xué)校、社區(qū)和其他層次的干預(yù)。本文通過關(guān)聯(lián)規(guī)則技術(shù)創(chuàng)新地利用計算機數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)跨學(xué)科探究體育問題，深層次探求了影響山東青少年體質(zhì)健康的因素以及與其青少年久坐、睡眠、面屏等的關(guān)聯(lián)。

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