写在前面：FHN算法是基于FHM算法进一步改进得到的，目的也是为了能够计算负效用项，该算法是基于utility-list结构进行合并计算高效用项集。为什么要挖掘负效用项集？举个简单的例子，商家捆绑销售，就单个商品而言是亏损的，但当与利润值高的商品一并销售那么很有可能就是盈利。

An efficient algorithm for mining high-utility itemsets with negative unit profits

样例

Transaction Dataset：

Transaction Dataset

External Utility of Items：

External Utility

Minimum Utility Threshold：20

Total order of items： $f \succ g \succ d \succ b \succ e \succ a$

定义

大部分定义可以参考 HUI-MIner 算法这篇，现只作一些补充以及关键概念。

高效用项集（High-Utility Itemset）当项集 $X$ 的效用值大于等于用户设定的阈值，即 $u(X) \ge minUtil$ 时，我们认为该项集是一个高效用项集，应该被输出。下图是本文样例中的所有HUIs：
交易项权重效用值（Transaction-weighted utilization）简称“TWU”，提出该概念的主要目的在于解决项集的效用值不具有单调性（**monotonic **）或反单调性（anti-monotonic），所以使用一个权重概念来衡量该项集是否值得进一步挖掘，计算公式如下： $TWU(X) = \sum_{T_{\rm i} \in g(X)} TU(T_{\rm i})$ ，可以参考下表进行计算验证：
这里补充一下通过 $TWU$ 概念可以得到哪些性质：
- 估值（Overestimation）对于任意的项集 $X$ ，有 $TWU(X) \ge u(X)$
- 反单调性（Anti-monotonicity）对任意的项集 $X$ ，其超集 $Y$ 有 $TWU(X) \ge TWU(Y)$
- 剪枝（Pruning）对任意项集 $X$ ，当 $TWU(X) < minUtil$ 时， $X$ 的所有超集都不可能是高效用项集（参考上一条性质）
修正交易项效用值（Redefined transaction utility）与之前的剩余项集效用值不同，这里重新定义了交易项效用值。计算公式为 $RTU(T_{\rm i}) = \sum_{x \in T_{\rm i} \land p(x) > 0}u(x, T_{\rm i})$ ，即计算交易项效用值过程中忽略所有负效用项。下表显示的是本文中样例计算的TU和RTU结果：
基于正负效用值的概念，有以下几个性质可以使用：
- 设项集 $X$ 在交易项或数据集中，正效用项之和为 $pUtil(X)$ ，负效用项之和为 $nUtil(X)$ ，那么其本身得真正效用值为 $u(X) = pUtil(X) + nUtil(X)$ ，且有 $nUtil(X) \le u(X) \le pUtil(X)$
- 根据上一条说明的关系不等式 $u(X) \le pUtil(X)$ ，可以把 $pUtil(X)$ 当作上边界值进行估计剪枝界定
- 若使用 $pUtil(X)$ 作为上边界值，那么正\负效用项的扩展项集是不具备向下封闭的性质。举个例子：项集 $X$ 和项 $y$ ，其中 $y \notin X$ ，那么显然包含 $X \cup \{y\}$ 的交易项集数量明显是小于或等于包含 $\{X\}$ 的交易项集数量。由于 $y$ 可能是正\负效用项、或者是组合成一个数据集中根本不存在的项集，所以 $pUtil(X)$ > 或 = 或 < $pUtil(X \cup \{y\})$
- 项集的总效用值之和（Summation of the total utility of an itemset）有以下计算公式： $SUM(X.iUtil) = SUM(X.pUtil) + SUM(X.nUtil) = \sum_{X \subseteq T_{\rm c} \land T_{\rm c} \in D}X.pUtil(T_{\rm c}) + \sum_{X \subseteq T_{\rm c} \land T_{\rm c} \in D}X.nUtil(T_{\rm c})$

策略

Positive-and-Negative Utility-list

和 HUI-Miner 一样，利用一元效用项集的utility-list去组合生成2元及以上的效用项集，其中各项之间是有序的

正负效用列表（PNU-list）由一个元组组成（tid, pUtil, nUtil, rpUtil），各项解释如下：
- tid：包含项集 $X$ 的交易项编号，以便于后续组合使用
- pUtil：在该交易项中所有正效用项的效用值之和， $\sum_{i \in X \land u(i, T_{\rm tid}) > 0}u(i, T_{\rm tid})$
- nUtil：在该交易项中所有负效用项的效用值之和， $\sum_{i \in X \land u(i, T_{\rm tid}) < 0}u(i, T_{\rm tid})$
- rpUtil：在该交易项中所有剩余效用项的效用值之和， $\sum_{i \in T_{\rm tid} \land u(i, T_{\rm tid}) > 0 \land i \succ x, \forall x \in X}u(i, T_{\rm tid})$

Anti-monotonicity of unpromising itemsets：

利用该性质可以过滤那些不必要的项，在文中已经给出详细证明，即当 $SUM(X, iUtil) < minUtil$ 时，该项集 $X$ 的所有子集都不是高效用项集，可以被剪枝

Estimated Utility Co-occurrence Pruning strategy：

当2元项集不是HTWUI时，那么它的超集自然也不会是HTWUI，可以被剪枝。

LA-Prune strategy：

给定两个项集 $X, \, Y$ ，当 $SUM(X.pUtil) + SUM(X.rpUtil) - \sum_{\forall T_{\rm c} \in D, X \subseteq T_{\rm c} \land Y \not\subseteq T_{\rm c}}(X.pUtil + X.rpUtil) < minUtil$ ，那么项集 $\{X, \, Y\}$ 以及项集 $X$ 的拓展集都不会是HUI