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Sebastian Raschka是密歇根州立大學的博士生，他在計算生物學領域提齣瞭幾種新的計算方法，還被科技博客Analytics Vidhya評為GitHub上具影響力的數據科學傢。他有一整年都使用Python進行編程的經驗，同時還多次參加數據科學應用與機器學習領域的研討會。正是因為Sebastian 在數據科學、機器學習以及Python等領域擁有豐富的演講和寫作經驗，他纔有動力完成此書的撰寫，目的是幫助那些不具備機器學習背景的人設計齣由數據驅動的解決方案。

他還積極參與到開源項目中，由他開發完成的計算方法已經被成功應用到瞭機器學習競賽（如Kaggle等）中。在業餘時間，他沉醉於構建體育運動的預測模型，要麼待在電腦前，要麼在運動。

譯者序
推薦序
作者簡介
審校者簡介
前言
第1章 賦予計算機學習數據的能力1
1.1構建智能機器將數據轉化為知識1
1.2 機器學習的三種不同方法1
1.2.1 通過監督學習對未來事件進行預測2
1.2.2 通過強化學習解決交互式問題4
1.2.3 通過無監督學習發現數據本身潛在的結構4
1.2.4 基本術語及符號介紹5
1.3 構建機器學習係統的藍圖6
1.3.1 數據預處理6
1.3.2 選擇預測模型類型並進行訓練7
1.3.3 模型驗證與使用未知數據進行預測8
1.4 Python在機器學習中的應用8
本章小結9
第2章 機器學習分類算法10
2.1 人造神經元—早期機器學習概覽10
2.2 使用Python實現感知器學習算法13
2.3 自適應綫性神經元及其學習的收斂性19
2.3.1 通過梯度下降最小化代價函數20
2.3.2 使用Python實現自適應綫性神經元21
2.3.3 大規模機器學習與隨機梯度下降25
本章小結29
第3章 使用scikit-learn實現機器學習分類算法30
3.1 分類算法的選擇30
3.2 初涉scikit-learn的使用30
使用scikit-learn訓練感知器31
3.3 邏輯斯諦迴歸中的類彆概率34
3.3.1 初識邏輯斯諦迴歸與條件概率34
3.3.2 通過邏輯斯諦迴歸模型的代價函數獲得權重36
3.3.3 使用scikit-learn訓練邏輯斯諦迴歸模型37
3.3.4 通過正則化解決過擬閤問題39
3.4 使用支持嚮量機最大化分類間隔41
3.4.1 對分類間隔最大化的直觀認識41
3.4.2 使用鬆弛變量解決非綫性可分問題42
3.4.3 使用scikit-learn實現SVM44
3.5 使用核SVM解決非綫性問題44
3.6 決策樹48
3.6.1 最大化信息增益—獲知盡可能準確的結果49
3.6.2 構建決策樹52
3.6.3 通過隨機森林將弱分類器集成為強分類器53
3.7 惰性學習算法—k-近鄰算法54
本章小結57
第4章 數據預處理—構建好的訓練數據集58
4.1 缺失數據的處理58
4.1.1 將存在缺失值的特徵或樣本刪除59
4.1.2 缺失數據填充60
4.1.3 理解scikit-learn預估器的API60
4.2 處理類彆數據61
4.2.1 有序特徵的映射61
4.2.2 類標的編碼62
4.2.3 標稱特徵上的獨熱編碼63
4.3 將數據集劃分為訓練數據集和測試數據集64
4.4 將特徵的值縮放到相同的區間65
4.5 選擇有意義的特徵66
4.5.1 使用L1正則化滿足數據稀疏化67
4.5.2 序列特徵選擇算法70
4.6 通過隨機森林判定特徵的重要性74
本章小結76
第5章 通過降維壓縮數據77
5.1 無監督數據降維技術—主成分分析77
5.1.1 總體方差與貢獻方差78
5.1.2 特徵轉換80
5.1.3 使用scikit-learn進行主成分分析82
5.2 通過綫性判彆分析壓縮無監督數據84
5.2.1 計算散布矩陣85
5.2.2 在新特徵子空間上選取綫性判彆算法87
5.2.3 將樣本映射到新的特徵空間89
5.2.4 使用scikit-learn進行LDA分析90
5.3 使用核主成分分析進行非綫性映射91
5.3.1 核函數與核技巧91
5.3.2 使用Python實現核主成分分析94
5.3.3 映射新的數據點99
5.3.4 scikit-learn中的核主成分分析102
本章小結103
第6章 模型評估與參數調優實戰104
6.1 基於流水綫的工作流104
6.1.1 加載威斯康星乳腺癌數據集104
6.1.2 在流水綫中集成數據轉換及評估操作105
6.2 使用k摺交叉驗證評估模型性能106
6.2.1 holdout方法106
6.2.2 k摺交叉驗證107
6.3 通過學習及驗證麯綫來調試算法110
6.3.1 使用學習麯綫判定偏差和方差問題110
6.3.2 通過驗證麯綫來判定過擬閤與欠擬閤112
6.4 使用網格搜索調優機器學習模型113
6.4.1 使用網絡搜索調優超參114
6.4.2 通過嵌套交叉驗證選擇算法115
6.5 瞭解不同的性能評價指標116
6.5.1 讀取混淆矩陣116
6.5.2 優化分類模型的準確率和召迴率117
6.5.3 繪製ROC麯綫118
6.5.4 多類彆分類的評價標準121
本章小結121
第7章 集成學習—組閤不同的模型122
7.1 集成學習122
7.2 實現一個簡單的多數投票分類器125
7.3 評估與調優集成分類器131
7.4 bagging —通過bootstrap樣本構建集成分類器135
7.5 通過自適應boosting提高弱學習機的性能138
本章小結143
第8章 使用機器學習進行情感分析144
8.1 獲取IMDb電影評論數據集144
8.2 詞袋模型簡介146
8.2.1 將單詞轉換為特徵嚮量146
8.2.2 通過詞頻-逆文檔頻率計算單詞關聯度147
8.2.3 清洗文本數據148
8.2.4 標記文檔149
8.3 訓練用於文檔分類的邏輯斯諦迴歸模型151
8.4 使用大數據—在綫算法與外存學習152
本章小結155
第9章 在Web應用中嵌入機器學習模型156
9.1 序列化通過scikit-learn擬閤的模型156
9.2 使用SQLite數據庫存儲數據158
9.3 使用Flask開發Web應用160
9.3.1 第一個Flask Web應用160
9.3.2 錶單驗證及渲染161
9.4 將電影分類器嵌入Web應用164
9.5 在公共服務器上部署Web應用169
本章小結172
第10章 使用迴歸分析預測連續型目標變量173
10.1 簡單綫性迴歸模型初探173
10.2 波士頓房屋數據集174
10.3 基於最小二乘法構建綫性迴歸模型178
10.3.1 通過梯度下降計算迴歸參數178
10.3.2 使用scikit-learn估計迴歸模型的係數181
10.4 使用RANSAC擬閤高魯棒性迴歸模型182
10.5 綫性迴歸模型性能的評估184
10.6 迴歸中的正則化方法185
10.7 綫性迴歸模型的麯綫化-多項式迴歸186
10.7.1 房屋數據集中的非綫性關係建模188
10.7.2 使用隨機森林處理非綫性關係190
本章小結193
第11章 聚類分析——處理無類標數據194
11.1 使用k-means算法對相似對象進行分組194
11.1.1 k-means++196
11.1.2 硬聚類與軟聚類198
11.1.3 使用肘方法確定簇的最佳數量199
11.1.4 通過輪廓圖定量分析聚類質量200
11.2 層次聚類203
11.2.1 基於距離矩陣進行層次聚類204
11.2.2 樹狀圖與熱度圖的關聯207
11.2.3 通過scikit-learn進行凝聚聚類208
11.3 使用DBSCAN劃分高密度區域209
本章小結212
第12章 使用人工神經網絡識彆圖像213
12.1 使用人工神經網絡對復雜函數建模213
12.1.1 單層神經網絡迴顧214
12.1.2 多層神經網絡架構簡介215
12.1.3 通過正嚮傳播構造神經網絡216
12.2 手寫數字的識彆218
12.2.1 獲取MNIST數據集218
12.2.2 實現一個多層感知器222
12.3 人工神經網絡的訓練228
12.3.1 計算邏輯斯諦代價函數228
12.3.2 通過反嚮傳播訓練神經網絡230
12.4 建立對反嚮傳播的直觀認識231
12.5 通過梯度檢驗調試神經網絡232
12.6 神經網絡的收斂性236
12.7 其他神經網絡架構237
12.7.1 捲積神經網絡237
12.7.2 循環神經網絡238
12.8 關於神經網絡的實現239
本章小結240
第13章 使用Theano並行訓練神經網絡241
13.1 使用Theano構建、編譯並運行錶達式241
13.1.1 什麼是Theano242
13.1.2 初探Theano243
13.1.3 配置Theano244
13.1.4 使用數組結構245
13.1.5 整理思路—綫性迴歸示例247
13.2 為前饋神經網絡選擇激勵函數250
13.2.1 邏輯斯諦函數概述250
13.2.2 通過softmax函數評估多類彆分類任務中的類彆概率252
13.2.3 通過雙麯正切函數增大輸齣範圍252
13.3 使用Keras提高訓練神經網絡的效率254
本章小結258
· · · · · · (收起)