Để phân cụm và trích rút dữ liệu từ các hệ thống CSDL, người ta dựa trên độ đo tương tự của chúng. Đây là các hàm để đo sự giống nhau giữa các cặp đối tượng, thông thường các hàm này hoặc là để tính độ tương tự (Similar) hoặc là tính độ phi tương tự (Dissimilar) giữa các đối tượng.
Tất cả các độ đo dưới đây được xác định trong không gian metric [78], [79]. Nghĩa là, một tập X (các phần tử của nó có thể là những đối tượng bất kỳ), các đối tượng dữ liệu trong cơ sở dữ liệu D như đã đề cập ở trên được gọi là một không gian metric nếu:
Với mỗi cặp phần tử o1, o2 ∈ X, xác định được khoảng cách d( o1, o2)
giữa o1 và o2, thỏa mãn một trong các tính chất sau:
(i) d ( o1, o2) > 0 nếu o1 ≠ o2, nghĩa là tồn tại j = 1,2,…, k để a1j ≠ a2j
(ii) 𝑑( o1, o2) = 0 nếu a1j = a2j, với mọi j = 1,2,…,k
(iii) 𝑑( o1, o2) = d(o2, o1) với mọi o2, o1
(iv) d (o1, o2) ≤ d(o1, o3) + d(o3, o2)
Hàm d (o1, o2) được gọi là một metric của không gian. Các phần tử của X được gọi là các điểm của không gian này.
Sau đây là cách tính khoảng cách giữa hai đối tượng ứng với các đối tượng có thuộc tính với kiểu dữ liệu khác nhau.
a) Thuộc tính khoảng cách:
Sau khi chuẩn hóa, độ đo phi tương tự của hai đối tượng dữ liệu o1
𝑎𝑗, o2
𝑎𝑗(trong đó
𝑎𝑗 là giá trị thuộc tính thứ j của hai đối tượng 𝑜1, 𝑜2) được xác định bằng một trong các metric khoảng cách sau:
Khoảng cách Minskowski: 𝑑(𝑜1, 𝑜2) = (∑ |𝑜1𝑎𝑗 − 𝑜2 𝑎𝑗|𝑞 𝑘 𝑗=1 ) 1/𝑞
trong đó q là số tự nhiên nguyên dương. Khoảng cách Euclide:
55
𝑑(𝑜1, 𝑜2) = √∑ (𝑜1𝑎𝑗 − 𝑜2
𝑎𝑗)2
𝑘
𝑗=1
Đây là trường hợp đặc biệt của khoảng cách Minskowski trong trường hợp q = 2. Khoảng cách Mahattan: 𝑑(𝑜1, 𝑜2) = ∑ |𝑜1 𝑎𝑗 − 𝑜2 𝑎𝑗| 𝑘 𝑗=1
Đây là trường hợp đặc biệt của khoảng cách Minskowski trong trường hợp 𝑞 → ∞. Khoảng cách cực đại:
𝑑(𝑜1, 𝑜2) = 𝑀𝑎𝑥𝑗=1𝑘 |𝑜1𝑎𝑗 − 𝑜2
𝑎𝑗|
Đây là trường hợp đặc biệt của khoảng cách Minskowski trong trường hợp 𝑞 → ∞
b) Thuộc tính tỉ lệ:
Có nhiều cách khác nhau để tính độ tương tự giữa các thuộc tính tỉ lệ. Một trong những số đó là sử dụng công thức tính logarit cho mỗi thuộc tính. Hoặc loại bỏ đơn vị đo của các thuộc tính dữ liệu bằng cách chuẩn hóa chúng, hoặc gán trọng số cho mỗi thuộc tính giá trị trung bình độ lệch chuẩn. Với mỗi thuộc tính dữ liệu đã được gán trọng số tương ứng 𝑤𝑗, 𝑣ớ𝑖 1 ≤ 𝑗 ≤ 𝑘, độ tương đồng dữ liệu được xác định như sau:
𝑑(𝑜1, 𝑜2) = √∑ 𝑤𝑗(𝑜1𝑎𝑗 − 𝑜2
𝑎𝑗)2
𝑘
𝑗=1