数据挖掘

一.数据仓库概述：

1.1数据仓库概述

1.1.1数据仓库定义

数据仓库是一个用于支持管理决策的、面向主题、集成、相对稳定且反映历史变化的数据集合。

1.1.2数据仓库四大特征

集成性（Integration）： 数据仓库集成了来自多个不同来源的数据，包括业务系统、外部数据源等。这些数据可能来自于不同的部门、不同的系统，但在数据仓库中它们被整合成一个统一的数据视图，以支持全面的分析和决策。
主题性（Subject-Oriented）： 数据仓库的数据是围绕着特定的主题或业务需求组织和建模的。与传统的事务处理系统不同，数据仓库关注于特定的主题，如销售、客户、产品等，而不是特定的业务过程或应用。
时间性（Time-Variant）： 数据仓库中的数据通常是具有时间属性的，包括历史数据和当前数据。它们记录了过去的业务活动和事件，以支持时间序列分析、趋势分析等。时间性使得数据仓库能够支持历史数据的查询和分析。
非易失性（Non-Volatile）： 数据仓库中的数据一般是不可变的，即一旦被加载到数据仓库中，就不会被修改或删除。这确保了数据的可追溯性和一致性，同时也为历史数据的分析提供了稳定的数据环境。

1.1.3数据仓库的应用

数据仓库在企业中的应用非常广泛，主要包括以下几个方面：

业务智能和决策支持： 数据仓库作为企业数据的集中存储和分析平台，为管理层提供了全面、一致的数据视图，支持各种决策活动。管理人员可以通过数据仓库进行数据分析、趋势预测、业务规划等，从而做出更准确、更有效的决策。
市场分析和产品定位： 数据仓库可以帮助企业进行市场分析和产品定位。通过对市场、客户、竞争对手等数据的分析，企业可以了解市场需求、客户偏好，发现市场机会，优化产品定位和营销策略，提升竞争力。
客户关系管理（CRM）： 数据仓库可以支持客户关系管理系统（CRM）的数据分析和运营。通过对客户行为、交易历史、反馈信息等数据的分析，企业可以实现对客户的精细化管理和个性化服务，提升客户满意度和忠诚度。
供应链管理（SCM）： 数据仓库可以支持供应链管理系统（SCM）的数据分析和优化。通过对供应链各个环节的数据进行分析，企业可以实现供应链的可视化管理、优化配送计划、降低库存成本，提高供应链效率和灵活性。
财务分析和预测： 数据仓库可以支持企业的财务分析和预测工作。通过对财务数据、成本数据、收入数据等的分析，企业可以了解财务状况、资金流动情况，进行财务预测和风险评估，为企业的财务决策提供支持。
营销和促销活动： 数据仓库可以支持企业的营销和促销活动。通过对市场营销数据、促销活动数据、客户反馈数据等的分析，企业可以制定精准的营销策略和促销方案，提高营销效果和销售业绩。

总的来说，数据仓库在企业中的应用可以帮助企业实现数据驱动的经营管理，提升决策效率和业务竞争力，实现可持续发展。

1.2数据仓库与操作型数据库的关系

数据仓库（Data Warehouse）与操作型数据库（Operational Database）在企业信息系统中扮演着不同的角色，它们之间存在着密切的关系，但也有着明显的区别。

1.2.1数据仓库与操作型数据库的关系

用途和目标：
1. 操作型数据库用于支持企业的日常业务操作，包括数据的录入、修改、删除和查询等事务性操作。这些数据库通常面向业务应用系统，主要关注数据的实时处理和交互。
2. 数据仓库则用于支持企业的决策支持和分析需求，主要用于数据的查询、分析和报表生成等决策支持任务。它集成了来自多个操作型数据库和其他数据源的数据，以支持跨部门、跨业务领域的分析和决策。
数据模型和结构：
1. 操作型数据库通常采用面向事务的数据模型，将数据组织成符合业务流程和操作的结构，以支持实时的事务处理。
2. 数据仓库则采用面向主题的数据模型，将数据组织成符合特定主题或业务需求的结构，以支持复杂的分析和查询操作。
数据处理方式：
1. 操作型数据库主要支持在线事务处理（OLTP），即针对实时事务的快速处理和交互式查询。
2. 数据仓库主要支持在线分析处理（OLAP），即针对复杂的分析和查询需求的处理，通常包括对大规模数据集的聚集、多维分析等操作。
数据量和存储周期：
1. 操作型数据库通常处理较小规模的数据集，存储周期较短，主要关注当前和近期的数据。
2. 数据仓库则处理大规模的数据集，包括历史数据和当前数据，存储周期较长，支持对历史数据的分析和查询。

尽管数据仓库和操作型数据库有着不同的特点和应用场景，但它们通常是相互关联、相互支持的。数据仓库往往需要从操作型数据库中获取数据进行分析，而操作型数据库的设计和维护也可能受到数据仓库需求的影响。因此，它们在企业信息系统中通常是相辅相成的。

1.3数据仓库系统与系统及开发工具

1.3.1数据仓库系统通常由以下几个主要组成部分构成：

数据源（Data Sources）： 数据仓库系统的数据源可以包括企业内部的各种业务系统（如ERP系统、CRM系统、财务系统等）、外部数据源（如市场数据、行业数据等）以及其他数据存储系统（如数据湖、数据仓库等）。这些数据源提供了数据仓库所需的原始数据。
数据抽取（Extraction）： 数据仓库系统通过数据抽取工具或程序从各个数据源中提取数据。数据抽取的过程包括连接到数据源、选择需要抽取的数据、执行抽取操作等。抽取的数据通常会经过清洗、转换和整合等预处理操作。
数据清洗和转换（Cleaning and Transformation）： 抽取的数据可能存在质量问题（如重复数据、缺失数据、错误数据等），需要进行数据清洗和转换操作，以确保数据的质量和一致性。清洗和转换的操作包括数据去重、数据填充、数据格式转换、数据标准化等。
数据存储（Storage）： 清洗和转换后的数据存储在数据仓库中，通常采用专门的存储结构和技术，如关系型数据库、列式数据库、NoSQL数据库等。数据仓库的存储结构通常支持多维数据模型和复杂查询操作，以满足分析和报告的需求。
数据管理和元数据（Data Management and Metadata）： 数据仓库系统需要对数据进行管理，包括数据的组织、存储、访问和权限控制等。此外，数据仓库系统还需要维护元数据（Metadata），即描述数据的数据，包括数据源信息、数据结构信息、数据质量信息等，以支持数据的理解和管理。
数据查询和分析（Query and Analysis）： 数据仓库系统提供查询和分析工具，支持用户对存储在数据仓库中的数据进行查询、分析和报告。这些工具通常包括在线分析处理（OLAP）工具、报表工具、数据挖掘工具等，可以支持多维分析、数据可视化、趋势分析等操作。
数据交付和报告（Delivery and Reporting）： 数据仓库系统可以将查询和分析结果以报表、图表、仪表盘等形式交付给用户，帮助用户理解数据、发现规律、做出决策。数据交付和报告可以通过在线应用、邮件发送、定时任务等方式进行。

综上所述，数据仓库系统的组成包括数据源、数据抽取、数据清洗和转换、数据存储、数据管理和元数据、数据查询和分析、数据交付和报告等多个组成部分，它们共同构成了一个完整的数据仓库系统，为企业提供了全面、一致的数据支持。

元数据（Metadata）是描述数据的数据，它提供了关于数据的结构、内容、意义和使用方法等信息。元数据通常包括以下几个方面的内容：

数据结构： 元数据描述了数据的结构，包括数据表、字段、数据类型、长度、精度等信息。它告诉用户数据是如何组织和存储的，以及每个数据元素的含义和属性。

数据来源： 元数据记录了数据的来源，包括数据源系统、数据提取时间、数据提取方式等信息。它告诉用户数据是从哪里来的，以及数据的可信度和可靠性。

数据质量： 元数据描述了数据的质量情况，包括数据完整性、准确性、一致性、时效性等信息。它告诉用户数据的可用性和可信度，帮助用户评估数据的适用性和可靠性。

数据业务规则： 元数据记录了数据的业务规则和约束条件，包括数据格式、取值范围、关联关系等信息。它告诉用户数据的意义和用途，帮助用户理解数据的含义和规范使用数据。

数据使用规则： 元数据描述了数据的使用规则和访问权限，包括数据访问方式、权限控制、数据保护等信息。它告诉用户谁能够访问数据、如何访问数据，以及如何保护数据的安全和隐私。

元数据对于数据管理、数据分析和数据应用都非常重要。它提供了对数据的全面理解和管理，帮助用户更好地理解和使用数据，支持数据的有效管理和应用。在数据仓库和大数据环境中，元数据管理更是至关重要，它可以帮助用户理解数据仓库中的数据内容、结构和关系，支持数据仓库的设计、开发、运营和维护。】

ETL

ETL 是指 Extract（抽取）、Transform（转换）和Load（加载）三个步骤，是数据仓库构建过程中的关键环节。ETL 的主要作用是从各个数据源中抽取数据，将其进行转换和清洗，然后加载到数据仓库或目标系统中，以支持数据分析和报告等应用。

下面是 ETL 过程的三个主要步骤：

Extract（抽取）： 在抽取阶段，数据从各种来源，如关系数据库、文件、API、日志文件等中被提取出来。这可能涉及到连接到源系统，执行查询或文件读取操作，以获取源数据。通常情况下，抽取的数据并不是直接用于加载，而是以原始格式存储在抽取区域（Staging Area）或缓冲区域中，以等待进一步的转换和处理。

Transform（转换）： 在转换阶段，抽取的数据经过一系列的转换操作，以使其适合于目标系统或数据仓库的需求。转换操作可能包括数据清洗（去除重复、处理缺失值等）、数据格式转换（数据类型转换、日期格式转换等）、数据合并（合并多个源的数据）、数据聚合（计算总和、平均值等）等。转换操作的目的是确保数据的质量、一致性和适用性，使其能够被有效地加载到目标系统中。

Load（加载）： 在加载阶段，经过转换的数据被加载到目标系统中，如数据仓库、数据湖、目标数据库等。加载操作通常涉及将数据插入到目标表中或更新已有数据，以及创建索引、计算统计信息等。加载操作的目的是将转换后的数据持久化存储起来，以便后续的数据分析和查询。

ETL 过程是数据仓库构建和维护的重要步骤，它确保了数据的质量、一致性和完整性，为企业提供了高质量的数据资源，支持数据驱动的决策和业务活动。

1.3.2数据仓库系统开发工具

数据仓库系统的开发涉及到多个方面，包括数据抽取、转换、加载（ETL）、数据建模、查询分析、报表生成等，因此有许多不同类型的工具可供选择。以下是一些常用的数据仓库系统开发工具：

ETL工具（Extract, Transform, Load）： ETL工具用于从各种数据源中抽取数据、对数据进行转换和清洗，然后加载到数据仓库中。常见的ETL工具包括Informatica PowerCenter、IBM DataStage、Microsoft SQL Server Integration Services（SSIS）、Talend等。
数据建模工具： 数据建模工具用于设计和管理数据仓库中的数据模型，包括逻辑模型和物理模型。常见的数据建模工具包括Erwin Data Modeler、IBM InfoSphere Data Architect、Oracle SQL Developer Data Modeler等。
OLAP工具（Online Analytical Processing）： OLAP工具用于多维数据分析和查询，支持用户进行交互式的数据分析。常见的OLAP工具包括Microsoft Excel（通过PivotTable和PowerPivot）、Tableau、QlikView、MicroStrategy等。
报表工具： 报表工具用于生成和发布数据仓库中的报表和可视化分析结果。常见的报表工具包括Microsoft SQL Server Reporting Services（SSRS）、Oracle Business Intelligence Enterprise Edition（OBIEE）、JasperReports、Crystal Reports等。
数据集成工具： 数据集成工具用于将来自不同数据源的数据整合到一起，以支持数据仓库的构建和数据分析。除了ETL工具外，还有一些特定领域的数据集成工具，如数据虚拟化工具（如Denodo）和数据复制工具（如Attunity）等。
数据质量工具： 数据质量工具用于监控、评估和提升数据的质量，包括数据清洗、去重、标准化、匹配等功能。常见的数据质量工具包括Informatica Data Quality、IBM InfoSphere Information Analyzer、Trillium等。
元数据管理工具： 元数据管理工具用于管理和维护数据仓库系统中的元数据信息，包括数据结构、数据血缘、数据业务规则等。常见的元数据管理工具包括IBM InfoSphere Information Governance Catalog、Collibra Data Governance等。