基于數(shù)據(jù)挖掘算法的弧圈球技術(shù)研究

羅紅

摘 要：弧圈球在乒乓球技術(shù)中是比較關(guān)鍵的技術(shù)之一，正確使用弧圈球技術(shù)能夠讓運(yùn)動員在比賽過程中獲得最佳戰(zhàn)績，能夠充分地發(fā)揮出弧圈球的威力。在分析弧圈球技術(shù)層面以及戰(zhàn)術(shù)方面特點的基礎(chǔ)上，綜合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)基本理論分析了關(guān)聯(lián)規(guī)則的數(shù)學(xué)模型和算法流程；最后對某省乒乓球運(yùn)動員的弧圈球技術(shù)使用情況進(jìn)行了數(shù)據(jù)挖掘，剖析了使用不同弧圈球技術(shù)后的得分和失分情況，從而為教練員在訓(xùn)練和比賽中提出決策提供了理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：弧圈球；乒乓球；數(shù)據(jù)挖掘；關(guān)聯(lián)規(guī)則

中圖分類號：G846 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-4437（2018）03-0051-04

乒乓球項目是我國的優(yōu)勢運(yùn)動項目，弧圈球技術(shù)是乒乓球關(guān)鍵技術(shù)之一，弧圈球?qū)儆谝环N進(jìn)攻型乒乓球技術(shù)，高水平的弧圈球技術(shù)能夠有效地應(yīng)對削球和攻球，不僅能夠主動進(jìn)攻，而且能夠進(jìn)行相持。從類型方面，弧圈球技術(shù)包括快弧型弧圈球技術(shù)和弧快型弧圈球技術(shù)?；∪η蚣夹g(shù)的準(zhǔn)確使用是決定乒乓球比賽勝負(fù)的主要因素，因此，可以采取數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對乒乓球比賽和訓(xùn)練過程中弧圈球技術(shù)使用的大量信息進(jìn)行深入剖析，從而發(fā)現(xiàn)有價值的信息，為乒乓球比賽和訓(xùn)練決策提供依據(jù)，進(jìn)而提高乒乓球運(yùn)動員的技術(shù)水平，獲得最佳的訓(xùn)練效果和比賽成績[1]。

1 弧圈球的戰(zhàn)術(shù)特點

弧圈球技術(shù)可以形成最佳的弧線，在拉弧圈球的過程中將形成摩擦力，可以讓乒乓球以旋弧線飛行，乒乓球上旋過程中受到空氣阻力，所以產(chǎn)生較大的壓力。當(dāng)下沿氣流和阻力一致時，壓力降低，速度增大，同時在重力的共同作用下，形成了壓力差。弧圈球能夠使打出的距離減小。利用弧圈球能夠應(yīng)對多種來球，弧圈球能夠有效地應(yīng)對強(qiáng)力下旋球，可以增加弧線的旋轉(zhuǎn)強(qiáng)度，進(jìn)而提高正確擊球的概率，在乒乓球比賽中能夠取得良好的效果?；∪η蚓哂休^大的攻擊力，弧圈球拉得越快，越能夠和攻球產(chǎn)生同樣的攻擊力。針對攻球、旋球和推擋球，許多弧圈球運(yùn)動員都采取發(fā)力拉上旋技術(shù)，如果落點適宜，能夠產(chǎn)生較大的進(jìn)攻力量，一旦沒有完全掌握弧圈球的技術(shù)要領(lǐng)，容易出界，因此，可以采取搶沖、拉沖、連續(xù)沖等技術(shù)為主要的進(jìn)攻方式[2]。

在戰(zhàn)術(shù)方面，一些歐洲的優(yōu)秀乒乓球運(yùn)動員站位通常離臺遠(yuǎn)，主要采用大力拉沖的方式。我國的乒乓球運(yùn)動員在使用弧圈球時，一般離臺很近，擊球點較高，幅度不大，主要通過前臂和手腕的力量，同時利用手指進(jìn)行調(diào)節(jié)。我國乒乓球運(yùn)動員在使用弧圈球技術(shù)時巧妙地融合了快攻技術(shù)，在技術(shù)方面，弧圈球體現(xiàn)了轉(zhuǎn)和快的特征。在乒乓球比賽階段，應(yīng)該選擇發(fā)球長、短結(jié)合的戰(zhàn)術(shù)，實現(xiàn)搶先上手、力爭主動，這樣不僅能夠搶沖下旋球，而且能夠反拉對方的弧圈球。發(fā)球時選擇近網(wǎng)球，讓對方不得已必須輕挑，接著進(jìn)行兩面快撕，并且與長球配合。在第四、五板的爭搶中，應(yīng)該采用反拉弧圈球的意識，從而提高前三板的有效性[3]。

2 數(shù)據(jù)挖掘的基本理論

數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)發(fā)展很快，是數(shù)據(jù)庫研究的一種新方法，該方法融合了數(shù)據(jù)庫理論、機(jī)器學(xué)習(xí)、統(tǒng)計理論和人工智能等先進(jìn)的技術(shù)。利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)能夠從大量的、隨機(jī)的數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)具有潛在價值的信息和知識，能夠發(fā)掘出數(shù)據(jù)之間的規(guī)律。數(shù)據(jù)挖掘的對象主要是數(shù)據(jù)庫中的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，這些網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)必須是真實有效的，數(shù)據(jù)挖掘出的知識應(yīng)該可理解和可接受的。數(shù)據(jù)挖掘能夠從數(shù)據(jù)庫中識別有潛在價值的信息，主要從數(shù)據(jù)庫中提出未知的和有價值的信息。數(shù)據(jù)挖掘?qū)儆谝环N決策技術(shù)，利用智能技術(shù)、機(jī)器學(xué)習(xí)理論以及統(tǒng)計理論對提出的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能分析和歸納總結(jié)，從而能夠為決策者提供有利的數(shù)據(jù)支持。

數(shù)據(jù)挖掘的目的就是能夠發(fā)掘出數(shù)據(jù)中的模式，主要包括描述型模式和預(yù)測型模式，前者是描述已有數(shù)據(jù)中潛在的事實，能夠描述數(shù)據(jù)的規(guī)律；后者能夠依據(jù)已有數(shù)據(jù)對未來的數(shù)據(jù)值進(jìn)行預(yù)測。數(shù)據(jù)的模式主要包括分類模式、聚類模式、關(guān)聯(lián)模式、序列模式、回歸模式和偏差模式。可選擇的理論包括云理論、數(shù)據(jù)論證理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。數(shù)據(jù)挖掘已經(jīng)得到了普遍關(guān)注，其發(fā)展趨勢包括提出數(shù)據(jù)挖掘語言，使其形成標(biāo)準(zhǔn)化；提出可視化的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，從而能夠使知識發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)人機(jī)交互；提出網(wǎng)絡(luò)化的數(shù)據(jù)挖掘，使數(shù)據(jù)挖掘在服務(wù)器配合的過程實現(xiàn)。

針對乒乓球弧圈球技術(shù)的數(shù)據(jù)特點，選擇關(guān)聯(lián)規(guī)則技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。關(guān)聯(lián)規(guī)則屬于一種通用的數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)，模型如下所示：

項目集定義為 ，項目中的一個元素定義為 ，事務(wù)集合定義為 ，事務(wù)中的一個元素定義為 ，不同事務(wù)屬于項目的子集。設(shè) 為一些項目構(gòu)成的集合，當(dāng) 包含 時，則 支持 ， 對 的支持度support（ ） ，表示 在 中出現(xiàn)的頻率。如果support（ ） min_sup，min_sup表示最小支持度， 表示頻繁集項集。尋求全部頻繁項集 為數(shù)據(jù)挖掘的關(guān)鍵。當(dāng) 包含 時，將 => 稱為規(guī)則，其中， 和 均處于 ，同時 ，=>表示關(guān)聯(lián)。信任度在 中 出現(xiàn)的頻率，計算表達(dá)式如下所示[4]：

（1）

基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的數(shù)據(jù)挖掘算法流程如下：

步驟1：找出支持度超過給定最小支持度欲知的頻繁項集。

步驟2：基于步驟1發(fā)現(xiàn)的頻繁集形成關(guān)聯(lián)規(guī)則。

對于不同的頻繁項集 ，尋找出 中全部非空子集 ， ，當(dāng) 不小于最小信任度時，形成關(guān)聯(lián)規(guī)則 。

利用FP-Growth算法形成頻繁集，該算法具有無需形成大量的候選集合，能夠獲得較高的時空效率。FP-tree的定義如下：

（1）FP-tree包含一個根節(jié)點，定義為“null”，F(xiàn)P-tree屬于一個項前綴子樹集，還有一個頻繁項目構(gòu)成的頭表。

（2）不同項前綴子樹的節(jié)點包括三個域，分別為item_name、node_link、count， item_name為節(jié)點項名，node_link表示下一個具有相同項名的節(jié)點，當(dāng)沒有達(dá)到這個節(jié)點時，為null。

（3）頻繁項頭表的每個表項包括兩個域，分別為item_name和node_link。

算法1：輸入為DB和最小支持度閾值。輸出為FP-Tree。

算法流程如下：

步驟1：對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行全面掃描一次，獲得頻繁項集合F和相應(yīng)的支持度，對頻繁項集依據(jù)支持度降序排列，排列后的結(jié)果定義為L。

步驟2：構(gòu)造FP-Tree的根節(jié)點，定義為T，記為“null”，對數(shù)據(jù)庫的不同交易Trans進(jìn)行如下的操作：

依據(jù)L的排序，提取出排序Trans中的頻繁項，定義提取的頻繁項為 ，執(zhí)行程序 ，當(dāng)T中存在一個子節(jié)點N，將N的Count域值加1，反之，構(gòu)造一個新節(jié)點N，Q其count取為1，定義其父節(jié)點為T，將其node_link和與其有相同項目名的域串聯(lián)。當(dāng)P非空時，調(diào)用Insert_tree（P，N），算法結(jié)束。

算法2：輸入為算法1創(chuàng)建的FP-Tree；輸出為全部的頻繁項集；

算法流程如下：

如果FP-Tree僅有一條路徑P，然后，針對P中的每個組合定義為 進(jìn)行如下操作：

步驟1：構(gòu)造頻繁集 ，同時將其支持度確定為 中節(jié)點的最小支持度，否則，針對FP-Tree從表尾到表頭的不同表項（定義為 ）進(jìn)行如下的操作。

步驟2：構(gòu)造頻繁集 ，支持度選取 的支持度。

步驟3：構(gòu)建頻繁集 條件模式庫和條件樹。

步驟4：如果步驟3構(gòu)建的條件樹為空，則，調(diào)用FP-Tree（Tree1， ）。

乒乓球技戰(zhàn)術(shù)組合在第拍的支持度定義為[5]：

3 實例研究

為了驗證數(shù)據(jù)挖掘算法在弧圈球技術(shù)分析中的有效性，以某省參加國家級乒乓球比賽的弧圈球技術(shù)使用情況的數(shù)據(jù)庫為研究對象，數(shù)據(jù)的錄入是人為進(jìn)行的，為了避免分析數(shù)據(jù)中的錯誤，對全部數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗，將數(shù)據(jù)庫中不完備的數(shù)據(jù)刪除。在進(jìn)行弧圈球技術(shù)分析時，主要感興趣的是發(fā)球、接發(fā)球以及得分動作。部分?jǐn)?shù)據(jù)腳本見表1。

最后，將上面獲得的FP-Tree與其表頭輸入至算法2，依據(jù)表尾至表頭的順利對不同的表項進(jìn)行考察。算法2的部分執(zhí)行過程見表2。

以某次國家級乒乓球比賽為例，利用關(guān)聯(lián)分析對比賽過程中弧圈球技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行數(shù)據(jù)挖掘。

（1）以主球員（趙某）加轉(zhuǎn)弧圈球得分動作為數(shù)據(jù)挖掘目標(biāo)，相應(yīng)的規(guī)則數(shù)見表3。

當(dāng)最小支持度閾值為0.25，最小信任度閾值為0.45時，可以獲得兩條關(guān)聯(lián)規(guī)則，分別為：

規(guī)則1：當(dāng)主球隊員（趙某）發(fā)下旋球，對手反弧圈球，最后主球隊員（趙某）反手加轉(zhuǎn)弧圈球進(jìn)攻，主球運(yùn)動員（趙某）得分。規(guī)則1的支持度為15%，信任度為100%。

規(guī)則2：主球隊員（趙某）發(fā)側(cè)下旋球，對手反手挑打，主球隊員（趙某）側(cè)身加轉(zhuǎn)弧圈球，主球運(yùn)動遠(yuǎn)得分。規(guī)則2的支持度為5.5%，支持度為86%。

（2）以主球員（趙某）前沖弧圈球得分動作為數(shù)據(jù)挖掘目標(biāo)，相應(yīng)的規(guī)則數(shù)見表4。

當(dāng)最支持度的閾值為0.15，最小信任度的閾值為0.15時可以獲得三條規(guī)則：

規(guī)則1：主球隊員（趙某）側(cè)身弧圈球，對手中路正手削球，然后主球隊員（趙某）中路正手前沖弧圈球，主球隊員（趙某）失分。規(guī)則1的支持度為15%，信任度為55%。

規(guī)則2：主球隊員（趙某）反手削球，對手反手削球，主球隊員（趙某）側(cè)身前沖弧圈球，主要隊員（趙某）失分。規(guī)則2的支持度為24%，信任度為75%。

規(guī)則3：主球隊員（趙某）正手弧圈球，對手中路反手弧圈球，主球隊員（趙某）反手前沖弧圈球，主要隊員（趙某）失分。規(guī)則3的支持度為30%，信任度為95%。

4 結(jié)論

利用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)中的關(guān)聯(lián)規(guī)則算法對乒乓球弧圈球技術(shù)進(jìn)行了深入分析，通過對弧圈球特點的深入探究，對乒乓球競賽中弧圈球技術(shù)使用進(jìn)行了剖析，并且通過數(shù)據(jù)采集構(gòu)成了數(shù)據(jù)庫，利用關(guān)聯(lián)規(guī)則算法發(fā)現(xiàn)了比賽過程中主球隊員應(yīng)用弧圈球技術(shù)得分和失分的規(guī)則，從而使球員了解應(yīng)用弧圈球技術(shù)的得分或者失分情況，為教練員在進(jìn)行乒乓球訓(xùn)練及比賽中利用弧圈球戰(zhàn)術(shù)提供有利的理論依據(jù)，以真正發(fā)揮弧圈球的威力，提高乒乓球訓(xùn)練的效果和乒乓球運(yùn)動的技術(shù)水平。

參考文獻(xiàn)：

[1] 榮銀超. 試談乒乓球正手快攻、弧圈球教學(xué)中“重心交換”說法 [J]. 四川體育科學(xué)， 2018（1）：48-51.