机器学习基础

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出版者:机械工业出版社
作者:梅尔亚·莫里(Mehryar Mohri),阿夫欣·罗斯塔米扎达尔(Afshin Rostamizadeh),阿米特·塔尔沃卡尔 (Ameet Talwalkar)
出品人:
页数:274
译者:张文生
出版时间:2019-5-1
价格:99
装帧:平装
isbn号码:9787111622185
丛书系列:智能科学与技术丛书
图书标签:
  • 机器学习
  • 人工智能
  • akb
  • CS
  • Artificial.Intelligence
  • 数学基础
  • 人工智能/机器学习
  • 2020
  • 机器学习
  • 基础
  • 算法
  • 数据科学
  • 人工智能
  • 编程
  • 统计学
  • 深度学习
  • 模型训练
  • 实战应用
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具体描述

《数据炼金术:洞悉模式,驾驭未来》 本书并非探讨机器学习算法的理论基石,亦不深入解析神经网络的复杂结构。相反,它将带您进入一个由数据驱动的决策世界,揭示如何从海量信息中提炼出有价值的洞见,并将其转化为实际的商业价值和科学突破。 我们相信,理解数据的本质、善用数据的力量,是任何希望在当今数字化浪潮中乘风破浪的个人或组织的核心竞争力。本书将聚焦于那些“如何做”的实践层面,而非“为什么”的理论推演。 第一部分:数据的“前世今生”——理解你的信息资产 在踏入任何分析或预测的领域之前,我们首先需要对我们所拥有的数据有一个清晰的认知。这一部分将引导你: 识别数据的源头与脉络: 无论是来自传感器、用户行为、交易记录还是公开数据集,理解数据的产生过程、收集方式以及其内在的逻辑关系至关重要。我们将探讨如何构建数据地图,绘制出信息资产的“谱系图”。 审视数据的质量与可用性: “垃圾进,垃圾出”是数据分析的黄金法则。本章将详述各种常见的数据质量问题,如缺失值、异常值、重复项、不一致格式等,并提供一套系统性的方法来评估和提升数据的质量。我们将学习如何运用自动化工具和专家经验,为后续的分析奠定坚实的基础。 挖掘数据的潜藏价值: 数据本身是原始的,其价值在于能够被转化。我们将探索如何通过对数据进行探索性分析(EDA),发现隐藏的趋势、关联和异常。这包括但不限于可视化技术的运用,如散点图、柱状图、热力图等,帮助我们直观地理解数据的分布和特征。 第二部分:数据“精炼”之旅——从原始到可用的蜕变 原始数据往往杂乱无章,无法直接投入使用。本部分将专注于数据预处理的艺术与科学,确保我们拥有干净、规范且具有代表性的数据集。 数据清洗的艺术: 这一章节将深入剖析各种数据清洗技术。我们将学习如何有效地处理缺失值(例如,使用均值、中位数填充,或更高级的插补方法),如何识别和修正异常值(基于统计方法或领域知识),以及如何统一数据格式,消除不一致性,确保数据在不同来源或时间点上保持可比性。 特征工程的智慧: 数据的有效性很大程度上取决于我们如何构建和选择“特征”。本章将揭示特征工程的奥秘,包括如何从现有数据中创建新的、更有意义的特征(如组合特征、时间序列特征、文本特征等),以及如何对特征进行转换,使其更适合于后续的分析模型(如标准化、归一化、编码等)。我们将讨论如何根据业务场景和分析目标,有选择地保留或创建特征,以最大化数据的表达力。 数据的整合与转换: 在实际应用中,数据往往分散在不同的系统中。本章将介绍如何将来自不同源头的数据进行整合,形成统一的数据集。同时,我们也将学习如何对数据进行必要的转换,以满足特定分析或建模的需求,例如数据分组、聚合、拆分等。 第三部分:数据“赋能”实战——让洞察驱动行动 经过精炼的数据,就像经过打磨的宝石,闪耀着洞察的光芒。本部分将聚焦于如何利用这些高质量的数据,为决策提供坚实的支持。 数据驱动的决策框架: 我们将探讨如何建立一个以数据为核心的决策流程。这包括如何将分析结果转化为可执行的洞察,如何设计 A/B 测试来验证假设,以及如何利用数据来评估策略的有效性。 可视化叙事: 再好的分析,如果不能清晰地传达,其价值将大打折扣。本章将教授如何运用强有力的可视化手段,将复杂的数据洞察转化为易于理解的故事,有效地沟通给不同背景的受众,从而推动共识和行动。 数据在不同领域的应用: 本部分将通过一系列实际案例,展示数据在商业、金融、市场营销、运营优化、产品研发等多个领域的应用。这些案例将聚焦于如何通过数据分析解决实际问题,实现增长目标,或提升效率。例如,如何通过分析用户行为数据来优化用户体验,如何通过分析销售数据来预测需求,以及如何通过分析运营数据来降低成本。 《数据炼金术:洞悉模式,驾驭未来》 是一本面向所有希望充分利用数据价值的实践者。无论您是企业决策者、产品经理、市场分析师,还是任何渴望从数据中发掘“金矿”的个体,本书都将为您提供一套切实可行的指导和工具。我们邀请您一起踏上这场数据的“炼金”之旅,用数据驱动创新,用洞察引领未来。

作者简介

目录信息

译者序
前言
第1章 引言1
1.1 应用与问题1
1.2 定义与术语2
1.3 交叉验证4
1.4 学习情境5
1.5 本书概览6
第2章 PAC学习框架8
2.1 PAC学习模型8
2.2 对有限假设集的学习保证——一致的情况12
2.3 对有限假设集的学习保证——不一致的情况16
2.4 泛化性18
2.4.1 确定性与随机性情境18
2.4.2 贝叶斯误差与噪声19
2.4.3 估计误差与近似误差19
2.4.4 模型选择20
2.5 文献评注21
2.6 习题22
第3章 Rademacher复杂度和VC-维25
3.1 Rademacher复杂度25
3.2 生长函数29
3.3 VC-维31
3.4 下界36
3.5 文献评注41
3.6 习题42
第4章 支持向量机47
4.1 线性分类47
4.2 可分情况下的支持向量机48
4.2.1 原始优化问题48
4.2.2 支持向量49
4.2.3 对偶优化问题50
4.2.4 留一法51
4.3 不可分情况下的支持向量机52
4.3.1 原始优化问题53
4.3.2 支持向量54
4.3.3 对偶优化问题55
4.4 间隔理论56
4.5 文献评注62
4.6 习题62
第5章 核方法65
5.1 引言65
5.2 正定对称核67
5.2.1 定义67
5.2.2 再生核希尔伯特空间69
5.2.3 性质70
5.3 基于核的算法73
5.3.1 具有PDS核的SVM73
5.3.2 表示定理74
5.3.3 学习保证75
5.4 负定对称核76
5.5 序列核78
5.5.1 加权转换器79
5.5.2 有理核82
5.6 文献评注85
5.7 习题85
第6章 boosting89
6.1 引言89
6.2 AdaBoost算法90
6.2.1 经验误差的界92
6.2.2 与坐标下降的关系93
6.2.3 与逻辑回归的关系94
6.2.4 实践中的标准使用方式95
6.3 理论结果95
6.3.1 基于VC-维的分析96
6.3.2 基于间隔的分析96
6.3.3 间隔最大化100
6.3.4 博弈论解释101
6.4 讨论103
6.5 文献评注104
6.6 习题105
第7章 在线学习108
7.1 引言108
7.2 有专家建议的预测109
7.2.1 错误界和折半算法109
7.2.2 加权多数算法110
7.2.3 随机加权多数算法111
7.2.4 指数加权平均算法114
7.3 线性分类117
7.3.1 感知机算法117
7.3.2 Winnow算法122
7.4 在线到批处理的转换124
7.5 与博弈论的联系127
7.6 文献评注127
7.7 习题128
第8章 多分类133
8.1 多分类问题133
8.2 泛化界134
8.3 直接型多分类算法139
8.3.1 多分类SVM139
8.3.2 多分类boosting算法140
8.3.3 决策树141
8.4 类别分解型多分类算法144
8.4.1 一对多144
8.4.2 一对一145
8.4.3 纠错编码146
8.5 结构化预测算法148
8.6 文献评注149
8.7 习题150
第9章 排序152
9.1 排序问题152
9.2 泛化界153
9.3 使用SVM进行排序155
9.4 RankBoost156
9.4.1 经验误差界158
9.4.2 与坐标下降的关系159
9.4.3 排序问题集成算法的间隔界160
9.5 二部排序161
9.5.1 二部排序中的boosting算法162
9.5.2 ROC曲线下面积164
9.6 基于偏好的情境165
9.6.1 两阶段排序问题166
9.6.2 确定性算法167
9.6.3 随机性算法168
9.6.4 关于其他损失函数的扩展168
9.7 讨论169
9.8 文献评注170
9.9 习题171
第10章 回归172
10.1 回归问题172
10.2 泛化界173
10.2.1 有限假设集173
10.2.2 Rademacher复杂度界174
10.2.3 伪维度界175
10.3 回归算法177
10.3.1 线性回归178
10.3.2 核岭回归179
10.3.3 支持向量回归182
10.3.4 Lasso186
10.3.5 组范数回归算法188
10.3.6 在线回归算法189
10.4 文献评注190
10.5 习题190
第11章 算法稳定性193
11.1 定义193
11.2 基于稳定性的泛化保证194
11.3 基于核的正则化算法的稳定性196
11.3.1 应用于回归算法:SVR和KRR198
11.3.2 应用于分类算法:SVM200
11.3.3 讨论200
11.4 文献评述201
11.5 习题201
第12章 降维203
12.1 主成分分析204
12.2 核主成分分析205
12.3 KPCA和流形学习206
12.3.1 等距映射206
12.3.2 拉普拉斯特征映射207
12.3.3 局部线性嵌入207
12.4 Johnson-Lindenstrauss引理208
12.5 文献评注210
12.6 习题210
第13章 学习自动机和语言212
13.1 引言212
13.2 有限自动机213
13.3 高效精确学习214
13.3.1 被动学习214
13.3.2 通过查询学习215
13.3.3 通过查询学习自动机216
13.4 极限下的识别220
13.5 文献评注224
13.6 习题225
第14章 强化学习227
14.1 学习情境227
14.2 马尔可夫决策过程模型228
14.3 策略229
14.3.1 定义229
14.3.2 策略值229
14.3.3 策略评估230
14.3.4 最优策略230
14.4 规划算法231
14.4.1 值迭代231
14.4.2 策略迭代233
14.4.3 线性规划235
14.5 学习算法235
14.5.1 随机逼近236
14.5.2 TD(0)算法239
14.5.3 Q-学习算法240
14.5.4 SARSA242
14.5.5 TD(λ)算法242
14.5.6 大状态空间243
14.6 文献评注244
结束语245
附录A 线性代数回顾246
附录B 凸优化251
附录C 概率论回顾257
附录D 集中不等式264
附录E 符号273
索引274
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

评分

作为一名非科班的学渣级别的初级机器学习从业者,对于learning theory,我内心其实是拒绝的,大段大段(对于我而言似是而非)的公式推导,各种不等式缩放,对数学功底的要求还是颇高的。但是迫于发paper的需要,还是时常不得不证明一些bound,从而达到升华自己文章逼格,取悦re...

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用户评价

评分

对于我这样一名对算法细节有点“钻牛角尖”的读者来说,《机器学习基础》这本书的内容简直太对胃口了。作者在讲解每一个算法时,都会深入到其数学原理层面,例如在介绍逻辑回归时,书中详细推导了Sigmoid函数的作用以及损失函数(交叉熵)的由来,让我理解了为什么逻辑回归能够用于二分类问题。在讲解梯度下降算法时,作者不仅解释了其基本思想,还探讨了学习率的选择、批量梯度下降、随机梯度下降以及小批量梯度下降的区别和优劣。最让我赞叹的是,书中对神经网络中的反向传播算法的讲解,既有直观的解释,也有严谨的链式法则推导,让我彻底弄懂了神经网络是如何进行参数更新的。这种“刨根问底”式的讲解,让我在理解算法的时候,不再满足于表面的理解,而是能够深入到其核心。

评分

我一直觉得自己在机器学习方面总是“知其然,不知其所以然”,很多算法都是直接调用库函数,但对其内部运作机制却知之甚少。《机器学习基础》这本书恰好填补了我的这一空白。它用一种非常“匠心”的方式,将复杂的机器学习算法分解成一个个易于理解的组成部分。例如,在讲解K-Means聚类时,作者不仅描述了算法步骤,还详细解释了“质心”的更新逻辑以及“距离度量”的重要性。在介绍主成分分析(PCA)时,作者并没有止步于“降维”这个结果,而是深入剖析了协方差矩阵、特征值和特征向量在PCA中的作用,让我理解了“降维”是如何在保留最大方差的前提下进行的。更令我欣喜的是,书中还穿插了对不同算法之间联系和区别的讨论,例如将决策树和随机森林进行对比,分析了随机森林如何通过集成学习来克服单颗决策树的不足。这种“举一反三”式的讲解方式,极大地提升了我对机器学习算法的融会贯通能力。

评分

不得不说,《机器学习基础》这本书的结构设计非常精巧。它不是那种一本道到底的教材,而是通过循序渐进的方式,逐步引导读者进入机器学习的世界。我最喜欢的是书中关于“机器学习的建模流程”的详细阐述,从问题的定义、数据的收集与准备、特征工程、模型选择、模型训练、模型评估到模型部署,每一个环节都进行了细致的讲解和案例演示。这种流程化的指导,让我明白了一个完整的机器学习项目是如何运作的。此外,书中对“偏差-方差权衡”的讲解也非常深刻,它帮助我理解了为什么模型会有过拟合和欠拟合的问题,以及如何通过调整模型的复杂度来达到最佳的泛化性能。作者在讲解过程中,还会不时引用一些经典的论文和研究成果,这让我能够了解到机器学习领域的一些前沿思想和发展趋势,极大地拓宽了我的视野。

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在我看来,《机器学习基础》这本书是一本能够真正“教你如何思考”的书。它并非简单地罗列算法的实现细节,而是着重于培养读者的“模型思维”。例如,在讲解无监督学习时,作者会引导读者思考“如何定义‘相似性’”、“如何度量‘距离’”,这些问题看似简单,却直接关系到聚类算法的效果。书中对降维算法的讲解,让我意识到降维不仅仅是为了减少计算量,更是为了提取数据中的关键信息,而PCA和t-SNE等算法在这一点上各有千秋。作者还非常强调“实验设计”的重要性,包括如何选择合适的评估指标、如何进行有效的交叉验证、以及如何进行超参数的网格搜索或随机搜索。这种对科学研究精神的强调,让我觉得这本书不仅仅是一本技术书籍,更是一本引导我成为一个严谨的机器学习研究者的“启蒙书”。

评分

我原本以为《机器学习基础》这本书可能只是简单介绍一些概念,但事实证明我完全低估了它的价值。它更像是一次深入的“机器学习导论”,从根本上帮助我理解了算法背后的逻辑和思维方式。书中对于数据预处理的详细讲解,是我之前学习过程中常常忽略却又至关重要的一环。作者不仅介绍了如何处理缺失值、异常值,还深入探讨了特征工程的艺术,例如如何通过组合、转换现有特征来创建更有意义的新特征,以提升模型的性能。这部分内容对我来说是“启蒙”级别的,让我明白了“好数据”是“好模型”的基石。在模型评估的部分,作者更是面面俱到,从准确率、召回率、F1分数到ROC曲线和AUC值,都进行了清晰的阐述和比较,并且解释了在不同场景下选择哪种评估指标的考量。最让我印象深刻的是,书中在讲解模型过拟合和欠拟合时,提供了非常直观的可视化图示,并给出了正则化、交叉验证等多种解决方案。这使得我对如何构建一个泛化能力强的模型有了全新的认识。我感觉自己不仅仅是在学习一套技术,更是在学习一种解决问题的科学方法论。

评分

我一直认为,机器学习是一门“实践出真知”的学科,但《机器学习基础》这本书却让我看到了“理论指导实践”的力量。书中不仅仅讲解了算法的原理,还提供了大量的代码示例,并且这些示例都非常简洁、清晰,可以直接在环境中运行。作者在讲解过程中,还分享了一些在实际项目中遇到的坑,例如数据泄露、特征工程中的一些误区等等,这些经验之谈对我来说是无价的。书中对Python和相关库(如NumPy, Pandas, Scikit-learn)的使用讲解得也非常到位,让我能够快速上手,将学到的知识转化为实际行动。每次看完一个章节,我都会尝试着去修改代码,观察结果的变化,这种“学以致用”的乐趣,是其他很多教材无法比拟的。

评分

这本《机器学习基础》简直是我近期遇到的宝藏!作为一名对数据科学领域充满好奇但又略感迷茫的初学者,我曾尝试过一些在线课程和零散的博客文章,但总是觉得知识点碎片化,缺乏系统性的梳理。直到我翻开这本书,那种拨云见日的感觉油然而生。作者以一种极其友好的方式,从机器学习最核心的概念讲起,比如监督学习、无监督学习和强化学习,并且用大量生动形象的例子来解释这些抽象的概念。例如,在讲解线性回归时,作者并非枯燥地罗列数学公式,而是通过预测房价这样一个贴近生活的场景,一步步引导读者理解模型构建的过程。更让我惊喜的是,书中对每个算法的讲解都做到了深入浅出,既没有回避必要的数学原理,又不会让读者因为公式而望而却步。它巧妙地平衡了理论深度和实践可操作性,让我能够真正理解“为什么”这样做,而不仅仅是“怎么”做。每一章节的学习都感觉踏实,知识点层层递进,让我对机器学习的整体框架有了清晰的认知。我尤其喜欢作者在讲解过程中穿插的一些“陷阱”和“常见误区”的提示,这让我避免了很多可能走弯路的地方,大大提升了学习效率。总而言之,这本书为我打开了机器学习的大门,让我对这个充满潜力的领域充满了信心。

评分

这本书的语言风格非常独特,它在保证专业性的同时,又充满了人文关怀。作者在讲解每一个概念时,都会使用一些非常贴切的比喻,例如将过拟合比作“死记硬背”,将欠拟合比作“死不认账”,这些生动的比喻让我瞬间就能抓住问题的本质。在介绍模型解释性时,书中还引用了一些哲学上的观点,思考“机器是否能够真正‘理解’数据”。我尤其欣赏作者在结尾部分对机器学习未来发展方向的展望,以及对伦理道德问题的探讨,这让我意识到机器学习不仅仅是一项技术,更是一项需要我们审慎对待的社会责任。这本书不仅满足了我对技术层面的求知欲,更引发了我对机器学习更深层次的思考。

评分

作为一名在机器学习领域摸索了几年但仍觉得不够扎实的从业者,《机器学习基础》这本书给了我一个重新审视和巩固知识体系的机会。我特别欣赏作者在理论讲解上的严谨性,但同时又保持了足够的可读性。对于诸如决策树、随机森林、支持向量机(SVM)以及神经网络等经典算法,书中不仅给出了其工作原理的数学推导,还深入分析了它们各自的优缺点、适用场景以及参数调优的关键点。我尤其喜欢SVM部分,作者将核函数的概念解释得非常到位,让我理解了SVM如何通过“核技巧”来处理非线性可分问题,这在之前的学习中我总是感到有些模糊。另外,书中对神经网络的讲解也非常有条理,从感知机到多层感知机,再到反向传播算法,层层递进,逻辑清晰。作者还强调了在实际应用中,选择合适的算法、进行有效的特征选择以及如何解释模型结果的重要性。这本书让我意识到,机器学习并非简单的“套用算法”,而是一个需要深入理解原理、细致打磨数据、并根据实际问题灵活调整的过程。

评分

《机器学习基础》这本书的深度和广度都超出了我的预期。它不仅涵盖了机器学习中最核心的算法和技术,还对一些更高级的主题进行了介绍,例如集成学习中的Boosting算法(如Adaboost和Gradient Boosting),以及一些常用的深度学习框架的初步概念。作者在讲解过程中,会适当地引用一些统计学和概率论的知识,这让我觉得这本书的知识体系非常完整。我尤其喜欢书中关于“模型选择”部分的讨论,作者详细分析了在不同数据量、不同特征维度下,应该如何选择合适的模型,并且给出了相应的实验方法。这本书让我意识到,机器学习并非一成不变的规则,而是一个需要不断探索和优化的过程,它鼓励读者去思考、去实验,去找到最适合特定问题的解决方案。

评分

这就是北京大学机器学习的教材?没有很好的老师看来看不下去.....又广又深。看不下去

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