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(xiàn)資料法、問(wèn)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(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)跨學(xué)科探究體育問(wèn)題，以機(jī)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(jìn)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(jìn)

中圖分類(lèi)號(hào)：G804 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8902-（2025）-01-103-3-TBB

1、前言

近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迅速變化，人們大多奔波于生計(jì)工作，能自我支配的體育鍛煉時(shí)間愈發(fā)減少，身體活動(dòng)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(dòng)的時(shí)間減少，針對(duì)現(xiàn)有情況及青少年兒童體質(zhì)健康水平下降趨勢(shì)愈發(fā)顯著，對(duì)青少年體質(zhì)健康問(wèn)題的優(yōu)化提升刻不容緩。

新時(shí)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(wèn)題和青少年體質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理問(wèn)題引起人們高度關(guān)注?？蓪W(xué)生體質(zhì)健康測(cè)試與大數(shù)據(jù)體質(zhì)健康系統(tǒng)上的實(shí)際應(yīng)用、服務(wù)提供、功能開(kāi)發(fā)相結(jié)合。青少年體質(zhì)健康檢測(cè)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(lái)具有相關(guān)性或者連續(xù)性的特點(diǎn)，將這些表象化的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)質(zhì)化分析，創(chuàng)新地利用計(jì)算機(jī)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(duì)象與方法

2.1、研究對(duì)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(duì)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(shū)館查閱了以“體質(zhì)”“身心健康”“健康促進(jìn)”“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(xiàn)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(guó)家對(duì)青少年體質(zhì)健康水平的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，為本研究提供了數(shù)據(jù)支持。

（2）問(wèn)卷調(diào)查法。

采用分級(jí)分層整群抽樣法，在山東省分別以地級(jí)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(jì)情況（近五年內(nèi)人均收入情況），抽取經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度高、中、低的三個(gè)城市，同理再?gòu)娜齻€(gè)城市中抽取經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)程度高、中、低的三個(gè)區(qū)（縣），并從縣中的社區(qū)或村中各抽高、低兩個(gè)社區(qū)或村進(jìn)行簡(jiǎn)明健康調(diào)查和家庭、社會(huì)情況調(diào)查。納入抽選范圍：以13—16歲的青少年為調(diào)查對(duì)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(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)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(guò)程主要包括兩個(gè)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(xiàng)目組；第二階段為從這些高頻出現(xiàn)的項(xiàng)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(guò)層次迭代掃描的策略，挖掘出所有頻繁的大項(xiàng)目集。該算法首先掃描一遍數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)最小支持度，得到頻繁1-項(xiàng)目集，然后將頻繁1-項(xiàng)目集連接在一起得到候選2-項(xiàng)目集，并再次掃描數(shù)據(jù)庫(kù)，根據(jù)最小支持度剪枝得到頻繁2-項(xiàng)目集，以此類(lèi)推，直到?jīng)]有新的頻繁項(xiàng)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(guò)程，我們能夠看出該Apriori算法的長(zhǎng)處：簡(jiǎn)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(kù)中項(xiàng)與項(xiàng)之間關(guān)系的方法，最早由20世紀(jì)的計(jì)算機(jī)工程師提出。由于其分析過(guò)程簡(jiǎn)單清晰、結(jié)果易于解釋?zhuān)卺t(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(cè)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(lái)具有相關(guān)性或者連續(xù)性的特點(diǎn)，將這些表象化的數(shù)據(jù)實(shí)質(zhì)化分析。進(jìn)而根據(jù)這些數(shù)據(jù)所蘊(yùn)含的深刻含義進(jìn)行繪制體質(zhì)健康報(bào)告以及設(shè)計(jì)運(yùn)動(dòng)處方和營(yíng)養(yǎng)處方，為青少年體質(zhì)健康的促進(jìn)提供了另一種有效的方法。

①項(xiàng)及項(xiàng)集

項(xiàng)，指分析數(shù)據(jù)中的一個(gè)對(duì)象；項(xiàng)集，就是若干項(xiàng)的項(xiàng)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(lài)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(xiàng)集數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)的頻率，它可以來(lái)衡量一個(gè)項(xiàng)集的重要性或常見(jiàn)程度?？尚哦戎戈P(guān)聯(lián)規(guī)則的可信程度，用來(lái)衡量當(dāng)前提條件出現(xiàn)時(shí)，結(jié)果出現(xiàn)的概率。

④頻繁項(xiàng)集

頻繁項(xiàng)集是指在數(shù)據(jù)集中出現(xiàn)頻率超過(guò)給定閾值的項(xiàng)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(gè)已滿(mǎn)足support（X=Y）≥minsup且具有可配置的目標(biāo)（X=Y）。其次，通過(guò)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(xiàng)目集。最后，利用第一步中發(fā)現(xiàn)的頻繁項(xiàng)目集生成規(guī)則，并根據(jù)minconf篩選出有意義且強(qiáng)大的規(guī)則。

本文認(rèn)為，獲取頻繁項(xiàng)目是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。當(dāng)支持度（X=Y）≥minsup且配置性（X=Y）≥minconf時(shí)，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(xiàng)目集，這些項(xiàng)目集被稱(chēng)為頻繁項(xiàng)集；接著，從這些頻繁項(xiàng)集中生成關(guān)聯(lián)規(guī)則，并在規(guī)則算法的約束下，嚴(yán)格按照minconf篩選出所需的強(qiáng)規(guī)則項(xiàng)。由此可見(jiàn)，在基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的交易數(shù)據(jù)庫(kù)算法中，頻繁項(xiàng)集是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)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(xiàng)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(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。本文將大數(shù)據(jù)挖掘方法應(yīng)用于體育信息評(píng)價(jià)中，結(jié)合體育信息評(píng)價(jià)的先驗(yàn)知識(shí)，構(gòu)造了一個(gè)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(shí)現(xiàn)了體育評(píng)價(jià)決策支持系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)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(xiāo)售業(yè)務(wù)與工程問(wèn)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(yùn)用該方法的理論，可以為解決體育領(lǐng)域的實(shí)際問(wèn)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(wèn)題及體質(zhì)測(cè)試數(shù)據(jù)存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)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(guò)相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，中國(guó)的青少年在身體活動(dòng)方面存在較大的缺陷，久坐現(xiàn)象愈發(fā)嚴(yán)重。2012年的經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展會(huì)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(shí)間為14h，這個(gè)數(shù)據(jù)大大高于國(guó)際5h的水平，占比為世界之最。2016年上海體育學(xué)院國(guó)家社科基金重大項(xiàng)目組對(duì)全國(guó)及新疆建設(shè)兵團(tuán)10萬(wàn)余名學(xué)生進(jìn)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(qiáng)度身體活動(dòng)，而且對(duì)于久坐時(shí)間符合標(biāo)準(zhǔn)的也僅只有11.8%的學(xué)生，這個(gè)數(shù)據(jù)是隨著學(xué)業(yè)年級(jí)遞增的，初中和高中年級(jí)的學(xué)生室外體育活動(dòng)、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(shí)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(wú)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?cè)陉P(guān)注青少年體質(zhì)健康的促進(jìn)方式的同時(shí)也要對(duì)久坐行為和面屏?xí)r間進(jìn)行關(guān)注，重視久坐行為對(duì)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(jìn)的研究均發(fā)現(xiàn)青少年普遍存在睡眠問(wèn)題。鄭靜對(duì)廣州市1099名兒童青少年所信賴(lài)的監(jiān)護(hù)人進(jìn)行調(diào)查，最后發(fā)現(xiàn)，22.2%的兒童青少年確實(shí)存在睡眠不足或睡眠不良的問(wèn)題。還有學(xué)者采用匹茲堡睡眠質(zhì)量指數(shù)對(duì)長(zhǎng)沙市2216名兒童青少年進(jìn)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(wèn)題。青少年作為祖國(guó)的花朵、社會(huì)發(fā)展的希望，是社會(huì)的堅(jiān)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(wèn)題，都會(huì)對(duì)學(xué)生未來(lái)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(zhǎng)睡眠問(wèn)題越來(lái)越明顯，討論研究青少年的睡眠問(wèn)題至關(guān)重要且迫在眉睫。

近些年來(lái)，關(guān)于睡眠質(zhì)量與手機(jī)依賴(lài)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(duì)手機(jī)依賴(lài)性的增加，他們的睡眠質(zhì)量也在下降。Yogesh等人（2014）對(duì)手機(jī)使用與睡眠質(zhì)量之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，手機(jī)使用時(shí)長(zhǎng)與睡眠質(zhì)量之間存在顯著的負(fù)相關(guān)。此外，一些研究表明，對(duì)手機(jī)的依賴(lài)對(duì)睡眠質(zhì)量沒(méi)有直接的影響，而是間接的。例如，Demerce等人（2015）發(fā)現(xiàn)，依賴(lài)手機(jī)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(guó)學(xué)者王瑞峰等人（2014）對(duì)合肥市中等職業(yè)學(xué)校學(xué)生進(jìn)行了抽樣調(diào)查。研究發(fā)現(xiàn)，中職生對(duì)手機(jī)的依賴(lài)程度很高，這也會(huì)影響他們的睡眠質(zhì)量。減少使用手機(jī)有助于提高睡眠質(zhì)量。以唐山市青少年為研究對(duì)象，發(fā)現(xiàn)青少年對(duì)手機(jī)的依賴(lài)是影響青少年睡眠質(zhì)量的重要因素。

依賴(lài)手機(jī)的人比不依賴(lài)手機(jī)的人少。王海青等人（2016）證實(shí)，使用手機(jī)會(huì)影響睡眠質(zhì)量。這些結(jié)果表明，對(duì)手機(jī)的依賴(lài)會(huì)直接或間接地影響睡眠質(zhì)量。因此，不良的手機(jī)使用習(xí)慣會(huì)影響個(gè)人的睡眠質(zhì)量。

一般來(lái)說(shuō)，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(huì)文化因素、家庭因素、青少年的心理和行為特點(diǎn)以及個(gè)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(shí)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(jìng)爭(zhēng)，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(lè)。在一項(xiàng)關(guān)于睡眠不足原因的調(diào)查中，來(lái)自不同國(guó)家的研究人員指出，睡眠不足與過(guò)度的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)、過(guò)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(shì)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(zhǎng)時(shí)間使用電腦、手機(jī)、電子游戲等電子設(shè)備，不僅浪費(fèi)了學(xué)習(xí)時(shí)間，甚至占用了鍛煉時(shí)間。其次，飲食不規(guī)范也是嚴(yán)重危害青少年健康的“罪魁禍?zhǔn)住?。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(shí)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(yíng)養(yǎng)極不均衡。雖然在短時(shí)間內(nèi)對(duì)青少年的健康幾乎沒(méi)有影響，但隨著時(shí)間的推移，負(fù)面影響將一個(gè)接一個(gè)地暴露出來(lái)。

4、結(jié)束語(yǔ)

13—16歲的青少年正處于人生的關(guān)鍵階段，面對(duì)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(qiáng)體質(zhì)。人類(lèi)的健康發(fā)展一直是衛(wèi)生保健領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)，這不僅反映了一個(gè)國(guó)家或地區(qū)的經(jīng)濟(jì)、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(shí)間，減少和消除不良行為，促進(jìn)養(yǎng)成健康的生活方式，促進(jìn)身心功能的全面發(fā)展，可以對(duì)個(gè)體進(jìn)行家庭、學(xué)校、社區(qū)和其他層次的干預(yù)。本文通過(guò)關(guān)聯(lián)規(guī)則技術(shù)創(chuàng)新地利用計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)跨學(xué)科探究體育問(wèn)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)。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛輝，韓永毅.在證券行業(yè)中挖掘有價(jià)值“大數(shù)據(jù)”的探討[C]//中國(guó)新聞技術(shù)工作者聯(lián)合會(huì).中國(guó)新聞技術(shù)工作者聯(lián)合會(huì)2015年度“新聞科技論文”優(yōu)秀論文集.中國(guó)證券報(bào)，2015.

[2]劉華婷，郭仁祥，姜浩.關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘Apriori算法的研究與改進(jìn)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用與軟件，2009，26（01）.

[3]劉超臣，劉思言.家庭對(duì)青少年體育行為習(xí)慣養(yǎng)成的影響[J].當(dāng)代體育科技，2021，11（17）.

[4]牛猛.關(guān)聯(lián)規(guī)則的基本研究[J].河北工程大學(xué)學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版），2016，33（02）.

[5]柳玉巧.聚類(lèi)分析和關(guān)聯(lián)規(guī)則技術(shù)在成績(jī)分析中的研究及應(yīng)用[D].武漢：華中師范大學(xué)，2014.

[6]黃琨.基于大數(shù)據(jù)的青少年體質(zhì)健康與高血壓的關(guān)聯(lián)研究[D].武漢：湖北大學(xué)，2020.