2.4.4 案例:毒蘑菇的相似特征
蘑菇是人们生活中比较常见的真菌,营养丰富、味道鲜美、低脂肪,富含高蛋白及人体必需氨基酸、矿物质、维生素和多糖等营养成分的健康食品。但是,并不是所有的蘑菇都能够食用,特别是在野外发现的陌生蘑菇,很有可能造成中毒。毒蘑菇的危险性大家基本都清楚,但具体哪些蘑菇会引起中毒呢?
民间流传的一些说法是不可信的,更不能把它当作规律去运用。例如:有人说颜色鲜艳,样子好看或菌盖上长疣的有毒;有人说不生蛆、不生虫的有毒;有人说有腥、辣、苦、麻、臭等气味的有毒;有人说受伤后变色的有毒;也有人说烹煮时能使银器、大蒜、米饭等变色的有毒等。事实证明,某一说法对某一种毒菇的鉴定可能是对的,但绝不能作为鉴别所有毒菇的依据。例如:毒伞、白伞等颜色并不鲜艳,样子也不好看,受伤也不变色,也不能使银器和大蒜变黑,然而都含有致命的毒素,50克重的毒菇就可毒死一个成年人。可是香口蘑不生蛆、不生虫,却是一种名贵的食用菌。相反,豹斑毒伞是有名的毒菇,既生蛆也生虫。还有多种牛肝菌,俗称“见手青”,真是一碰就青,但却是风味独特、口感滑润细腻的美味食用菌。因此,要准确地认识毒菇,需要大型真菌的分类学知识,不能一概而论。不认识的野生菇千万不能轻易食用,以免中毒。
要正确地认识毒菇,唯一的方法是从生物学性状着手了解它的外部形态、内部结构及生态习性等,仅用一两句话是难以说明的。某一种方法只能鉴定某一种毒菇,目前国内外还没有一种简单而又有效的方法把所有毒菇检测出来。
收集蘑菇多方面的特征数据采用Apriori算法进行关联分析,希望找出毒蘑菇的相似特征。
使用的蘑菇数据集总样本数为8 124个,其中6 513个样本做训练,1 611个样本做测试。并且,其中可食用的样本有4 208个,占51.8%;有毒的样本为3 916个,占48.2%。每个样本描述了蘑菇的23个属性,比如形状、气味、是否有毒等。
图2⁃9为部分蘑菇样本的23种特征数据。每一行代表一个蘑菇样本,每一列代表蘑菇的一种特征,例如:第1列表示是否有毒(1—无毒;2—有毒);第2列表示蘑菇伞的形状(有6种可能的形状,分别用3—8来表示);第3列表示蘑菇伞表面质感(有4种可能的值,分别用9—12来表示);其他列以此类推,每个特征的每个取值都用一个唯一的整数来表示。

图2⁃9 蘑菇的23种特征数据
这里只对包含某个特征元素(有毒素)的项集感兴趣,从中寻找毒蘑菇中的一些公共特征,利用这些特征来识别有毒的蘑菇。(https://www.daowen.com)

如图2⁃10所示,采用了Apriori算法来获取有毒蘑菇的相似特征,主要包含三个步骤:读取蘑菇数据、执行Apriori算法获得频繁项集、从频繁项集中挖掘出关联规。
输入收集的6 513个样本的6 513×23个数据(事先保存在文件中,程序从文件中读取数据),执行该算法程序。如图2⁃11所示,程序开始执行,根据提示输入最小支持度(小于等于0.4)和最小可信度,这里输入0.4和0.8,程序将输出毒蘑菇的相似特征关联性。


图2⁃11 毒蘑菇相似特征
从结果可以看出:具有特征值28(第6列特征)的蘑菇为毒蘑菇的概率为0.9659863945578231;同时具有特征值28和85的蘑菇为毒蘑菇的概率为0.9659863945578231;同时具有特征值59和39的蘑菇为毒蘑菇的概率为0.9398663697104677;同时具有特征值59、85和39的蘑菇为毒蘑菇的概率为0.9398663697104677。
关于毒蘑菇的相似特征分析程序源代码、样本数据及实验过程可通过扫描二维码查看。