数据开采与知识发现原理/会议录Principles of data mining and knowledge discovery

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出版者:Springer
作者:Tapio Elomaa
出品人:
页数:514
译者:
出版时间:2002-09-17
价格:678.00元
装帧:Paperback
isbn号码:9783540440376
丛书系列:
图书标签:
  • 数据挖掘
  • 知识发现
  • 机器学习
  • 数据分析
  • 人工智能
  • 数据库
  • 算法
  • 统计学
  • 模式识别
  • KDD
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具体描述

This book constitutes the refereed proceedings of the 6th European Conference on Principles of Data Mining and Knowledge Discovery, PKDD 2002, held in Helsinki, Finland in August 2002. The 39 revised full papers presented together with 4 invited contributions were carefully reviewed and selected from numerous submissions. Among the topics covered are kernel methods, probabilistic methods, association rule mining, rough sets, sampling algorithms, pattern discovery, web text mining, meta data clustering, rule induction, information extraction, dependency detection, rare class prediction, classifier systems, text classification, temporal sequence analysis, unsupervised learning, time series analysis, medical data mining, etc.

深入探索现代计算的基石:算法、结构与计算理论基础 图书名称: 算法、结构与计算理论基础 ISBN 待定 定价: 人民币 188.00 元 页数: 约 650 页 --- 内容提要:构建现代计算机科学的坚实地基 在信息技术飞速发展的今天,我们依赖的每一项计算成果——从搜索引擎的毫秒级响应到复杂系统的稳定运行——都深深植根于坚实的理论基础之上。本书《算法、结构与计算理论基础》并非一本专注于特定应用领域(如数据挖掘或机器学习的具体算法实现)的指南,而是致力于构建读者对计算科学核心概念的深刻理解,提供跨越不同计算范式的通用思维框架。 本书旨在填补当前市场上侧重于具体技术实现与应用的书籍与纯粹数学化理论著作之间的鸿沟,以清晰、严谨且富有洞察力的方式,系统阐述支撑所有计算学科的“骨架”:算法设计与分析的普适原则、核心数据结构的精妙构造,以及计算能力和局限性的理论边界。 我们相信,掌握这些基础知识,是任何希望在计算领域深入创新、设计高效系统或解决前沿问题的工程师、研究人员和高级学生所必须具备的核心素养。 --- 第一部分:算法设计与分析的艺术 (The Art and Science of Algorithm Design and Analysis) 本部分聚焦于如何系统地设计高效的计算过程,并严格评估其性能。我们不探讨数据挖掘的具体模型,而是深入理解驱动所有模型性能的基础工具。 第 1 章:计算的量化:渐近分析与复杂性度量 本章奠定严谨分析的基础。我们将详细探讨大 O、Ω 和 Θ 符号的精确含义,区分它们在最坏情况、最好情况和平均情况分析中的作用。内容涵盖主定理 (Master Theorem) 的推导与应用,以及针对递归算法(如分治策略)的时间复杂度精确计算方法。重点在于建立一种严谨的语言,用于描述和比较不同算法的效率。 第 2 章:分治策略与递归的力量 (Divide and Conquer) 深入剖析分治思想在算法设计中的普适性。除了经典的排序算法(如快速排序与归并排序的性能对比与稳定性分析),本章还将扩展到Strassen 矩阵乘法的理论基础,展示如何通过结构优化实现渐进复杂度的提升。我们关注递归结构如何转化为高效的迭代过程。 第 3 章:贪婪算法与动态规划 (Greedy Approaches and Dynamic Programming) 本章对比两种关键的优化范式。首先,贪婪算法的章节将侧重于证明贪婪选择的最优子结构和贪婪选择性质,通过经典的霍夫曼编码和最小生成树 (MST) 算法(普里姆与克鲁斯卡)的结构分析,阐明其适用边界。 随后,动态规划部分将深入探讨最优子结构的重叠性质,详细分析背包问题 (Knapsack)、最长公共子序列 (LCS) 和矩阵链乘法的表格填充过程,强调状态定义和转移方程的构建是解决这类问题的核心。 第 4 章:图论算法的高效实现 图结构是描述关系和网络的基础。本章聚焦于核心图遍历与连通性算法: 深度优先搜索 (DFS) 与广度优先搜索 (BFS): 不仅是遍历工具,更是拓扑排序、强连通分量发现(Kosaraju 算法)和最短路径计算(如单源最短路径的 Bellman-Ford 算法)的基石。 最短路径算法: 详细推导 Dijkstra 算法(在非负权重图上的应用)及其与优先队列(如二叉堆)结合后的性能提升,以及 Bellman-Ford 算法处理负权边的理论机制。 流与网络最大流最小割定理 (Max-Flow Min-Cut Theorem): 引入 Ford-Fulkerson 框架,阐述其作为一种通用优化工具的潜力,而非仅仅是网络流的应用。 --- 第二部分:核心数据结构的精妙构造 (The Architecture of Data Structures) 高效算法的实现离不开组织得当的数据结构。本部分侧重于这些结构背后的数学设计,以及它们如何保证查询、插入和删除操作的性能界限。 第 5 章:线性与非线性结构的基础 本章从基础概念出发,回顾数组、链表(单向、双向、循环)的内存布局与时间复杂度差异。随后过渡到栈与队列的抽象数据类型(ADT)实现,强调 LIFO/FIFO 原则的工程意义。 第 6 章:树结构的高效组织 树是层次化数据的核心。本章深入分析: 二叉搜索树 (BST): 探讨其平均性能与最坏性能的巨大差异,引入自平衡的概念。 平衡搜索树: 详述 AVL 树和红黑树 (Red-Black Trees) 的旋转与着色规则,证明它们如何将最坏情况下的查找、插入和删除时间复杂度稳定控制在 $O(log n)$。 B 树与 B+ 树: 从磁盘 I/O 优化的角度出发,解释多路平衡搜索树的设计原理,这是数据库系统高效索引的基础。 第 7 章:堆与优先队列的实现 堆结构是实现许多高级算法(如 Dijkstra、Prim、堆排序)的关键。本章详细解析二叉堆的结构性质、上浮(Heapify-up)和下沉(Heapify-down)操作的精确步骤。此外,本章还将介绍更高级的结构,如斐波那契堆 (Fibonacci Heap),分析其摊还分析下的性能优势。 第 8 章:散列技术与冲突解决 散列是实现近乎 $O(1)$ 查找的关键。本章深入探讨散列函数的构造原则(如通用散列家族),并详细比较各种冲突解决策略:链地址法 (Separate Chaining)、线性探测 (Linear Probing)、二次探测 (Quadratic Probing) 和双重散列 (Double Hashing),重点分析探测策略对聚簇现象的影响及性能退化。 第 9 章:高级结构:并查集与图表示 本章介绍两个在优化图算法和集合操作中不可或缺的结构: 并查集 (Disjoint Set Union, DSU): 重点讲解按秩合并 (Union by Rank) 和路径压缩 (Path Compression) 两种优化策略如何将操作的平均时间复杂度降至几乎常数时间(反阿克曼函数 $alpha(n)$ 级别)。 图的表示: 对比邻接矩阵与邻接表的优劣势,并讨论稀疏图与稠密图的最佳选择。 --- 第三部分:计算的本质与理论极限 (The Essence and Limits of Computation) 本部分将视角从“如何高效计算”提升到“什么可以被计算”,以及“计算的本质限制在哪里”。这部分内容是理解计算模型和复杂性理论的基石。 第 10 章:有限自动机与形式语言 从最简单的计算模型出发,系统地介绍计算理论的基石: 有限自动机 (FA): 确定性有限自动机 (DFA) 与非确定性有限自动机 (NFA) 的定义、转换原理,以及它们识别的正则语言 (Regular Languages)。 正则文法与正则表达式: 阐述两者与 FA 的等价性,这是编译器设计和模式匹配的理论基础。 第 11 章:下推自动机与上下文无关语言 本章探讨更强大的计算模型——下推自动机 (PDA),以及它们识别的上下文无关语言 (Context-Free Languages, CFL)。这对应于现代编程语言的语法结构。我们将分析 CFL 的关键特性,并介绍泵引理 (Pumping Lemma) 在证明语言非上下文无关性方面的应用。 第 12 章:图灵机:通用计算的抽象模型 图灵机是公认的通用计算的最高抽象。本章将详细定义图灵机的构成要素、转移函数,并论证其可计算性 (Computability)。我们将通过构造图灵机来模拟算术运算,并介绍丘奇-图灵论题 (Church-Turing Thesis) 的哲学与实践意义。 第 13 章:不可判定性:计算的边界 本章探讨算法无法解决的问题。核心内容是停机问题 (Halting Problem) 的不可判定性证明(使用对角线法),理解为何存在明确定义却无法被任何算法解决的问题。 第 14 章:复杂性理论导论:P 与 NP 的世界 本章介绍基于资源(时间与空间)对问题进行分类的计算复杂性理论。 时间复杂度类 P (Polynomial Time): 可在多项式时间内解决的问题集合。 非确定性多项式时间类 NP (Nondeterministic Polynomial Time): 可以在多项式时间内“验证”解的问题集合。 NP-完全性 (NP-Completeness): 详细介绍可归约性 (Reducibility) 的概念,并深入探讨Cook-Levin 定理,理解为什么 NP-完全问题是计算中最“难”的一类问题。 --- 目标读者 本书适合计算机科学、软件工程、信息安全、电子工程等专业的高年级本科生和研究生,以及希望系统梳理和深化计算科学理论基础的软件开发人员和研究人员。 本书特色 1. 理论的深度与工程的广度结合: 既有对图灵机和复杂性类的严谨数学定义,也注重分析最优数据结构(如红黑树、斐波那契堆)的实际操作步骤。 2. 强调结构性思维: 通过对算法范式(如动态规划、分治)的提炼,培养读者解决新问题的通用思维模型。 3. 清晰的数学推导: 所有核心定理和复杂度结论均提供清晰、可复现的推导过程,避免“黑箱”式的介绍。 4. 区别于应用: 本书严格聚焦于计算的“如何做”和“能否做”,而非特定应用领域如统计建模或数据挖掘中的具体模型和商业实现。 5. 丰富的习题设置: 每章末包含大量难度分层的练习题,旨在巩固理论理解并锻炼实际的算法设计能力。

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用户评价

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这本书的深度和广度都令人赞叹,它就像一张精心绘制的知识地图,清晰地勾勒出了从原始数据到高价值洞察的全景路径。我特别欣赏作者在内容编排上的匠心独明,没有将所有技术点平均分配,而是根据其在实际应用中的重要性进行了侧重。例如,在无监督学习部分,聚类分析的介绍极其细致,特别是关于如何选择合适的簇数量(K值)这一业界难题,书中提供了多种启发式的评估指标和实践建议,避免了模型选择的盲目性。与市面上许多侧重于单一模型讲解的书籍不同,此书的宏观视角让我能够更好地权衡不同算法的优劣及其适用场景。它促使我思考:在特定的业务问题下,是选择可解释性强的决策树,还是选择预测精度更高的集成学习模型?这种决策层面的探讨,远比单纯的代码实现更有价值。它真正培养的是一种“数据科学家”的思维模式,而不仅仅是“代码工程师”的技能。

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这本书的叙述方式真是让人耳目一新,它没有采用那种枯燥的教科书口吻,反而像是一位经验丰富的老前辈在分享他的独到见解。作者在讲解复杂算法时,总能巧妙地穿插一些生动的案例,让我这个初学者也能很快抓住核心思想。比如,在介绍关联规则挖掘时,他没有直接抛出复杂的数学公式,而是从超市购物篮分析的经典场景入手,层层递进,直到我完全理解了Apriori算法的精髓。这种“润物细无声”的教学方法,极大地降低了我学习的畏难情绪。而且,书中对数据预处理阶段的重视程度也超乎我的想象,作者花了大篇幅讨论数据清洗、缺失值处理和异常值检测,强调了“Garbage In, Garbage Out”的铁律,让我深刻认识到原始数据质量对后续模型性能的决定性影响。对于那些想要扎实打好基础的读者来说,这本书无疑是一剂强心针,它不仅教你如何“做”,更教你如何“思考”。读完后,我感觉自己对整个数据挖掘流程的理解上升到了一个新的高度,不再是零散知识点的堆砌,而是一个系统性的工程思维。

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阅读完这本书,我最大的感受是它对“知识发现”这一核心目标的全程聚焦。很多数据挖掘的书籍容易将重点放在“挖掘”的技术层面,而忽视了“发现”的价值提炼。这本书则不然,它花费了大量篇幅讨论如何评估模型的业务价值,如何构建有效的评估体系来避免“过拟合”带来的虚假繁荣。作者引入了如信噪比、信息熵增益等概念,并将其与具体的商业决策指标挂钩。这种将技术语言成功“翻译”成商业语言的能力,是这本书区别于其他同类书籍的关键特色。它教会我,一个完美的算法在业务上失败是常有的事,而一个略显粗糙但能驱动业务增长的模型才是真正的成功。因此,这本书不仅是对技术知识的传授,更是一种对数据驱动决策艺术的深刻启迪。

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坦率地说,这本书的理论深度在某些章节达到了令人敬畏的程度。虽然我个人对概率论和线性代数的基础相对扎实,但在阅读支持向量机(SVM)和核方法的推导时,依然需要反复咀ட்ட。然而,正是这种对底层数学原理的坚持,使得我对机器学习模型的工作机制有了更加透彻的理解,而不是停留在调用库函数的表面。作者并没有为了迎合初学者而简化这些核心概念,而是选择了清晰地展示推导过程,并在关键步骤进行注释,指出其背后的直觉意义。这使得这本书成为了一本优秀的进阶参考书。对于那些已经掌握了基本编程技能,渴望突破瓶颈,理解“为什么”和“如何从根本上改进”的读者,这本书提供的理论支撑是无价之宝。它迫使我重新审视那些曾经一掠而过的公式,并从更深层次理解其几何意义和优化目标。

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这本书的叙述风格带有浓厚的实用主义色彩,它似乎在对读者说:“理论是基石,但最终的价值体现在解决实际问题上。”我非常欣赏作者在每个主要章节末尾设置的“案例分析与讨论”环节。这些案例往往选取自金融风控、市场细分或文本情感分析等热门领域,它不仅仅是简单地复述算法应用,而是深入探讨了如何在真实世界数据噪声和资源限制下,对模型进行调整和部署。例如,书中对处理高维稀疏数据的方法论进行了探讨,这在自然语言处理(NLP)的初期阶段极为关键。这本书的魅力在于它的平衡感,它既没有过度沉溺于学术象牙塔,也没有沦为肤浅的“速成手册”,而是提供了一个从理论构建到工业落地的完整框架,非常适合希望将所学知识转化为生产力的专业人士。

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