目錄
第 1章 機器學習和統(tǒng)計科學 1
1.1 機器學習的發(fā)展 2
1.2 編程語言與庫 6
1.3 基本數學概念 11
1.3.1 統(tǒng)計學——不確定性建模的基本支柱 11
1.3.2 概率與隨機變量 14
1.3.3 概率函數的統(tǒng)計度量 21
1.3.4 微分基礎 22
1.3.5 預備知識 22
1.4 小結 27
第 2章 學習過程 28
2.1 理解問題 28
2.2 數據集定義與檢索 30
2.2.1 ETL過程 30
2.2.2 加載數據與使用Scipy和Pandas進行探索分析 31
2.2.3 與IPython交互 32
2.2.4 二維數據處理 34
2.3 特征工程 37
2.3.1 缺失數據估算 37
2.3.2 獨熱編碼 38
2.4 數據預處理 39
規(guī)范化和特征縮放 39
2.5 模型定義 41
提出正確的問題 41
2.6 損失函數定義 42
2.7 模型擬合和評價 43
數據集劃分 43
2.8 模型應用與結果分析 44
2.8.1 回歸指標 45
2.8.2 分類指標 46
2.8.3 聚類質量評估 48
2.9 小結 50
第3章 聚類 51
3.1 分組—— 一種人類行為 51
3.2 自動化聚類過程 52
3.3 尋找一個共同的中心—— K-means 53
3.3.1 K-means的優(yōu)缺點 56
3.3.2 K-means算法分解 56
3.3.3 K-means算法實現 58
3.4 最近鄰(Nearest Neighbors) 62
3.5 K-NN算法實現示例 64
3.6 算法擴展 67
3.7 小結 68
第4章 線性回歸和邏輯回歸 69
4.1 回歸分析 69
回歸的應用 70
4.2 線性回歸 71
4.2.1 代價函數的確定 72
4.2.2 分析方法 74
4.2.3 協(xié)方差和相關性 75
4.2.4 尋找協(xié)方差和相關性的斜率和截距 77
4.2.5 梯度下降法 79
4.2.6 遞歸過程表示 83
4.3 實踐中的數據研究和線性回歸 86
4.3.1 鳶尾花數據集 87
4.3.2 線性回歸與梯度下降 93
4.4 邏輯回歸 103
4.4.1 線性回歸和邏輯回歸 103
4.4.2 logit函數 105
4.4.3 應用邏輯回歸建立心臟疾病模型的實例 109
4.5 小結 112
第5章 神經網絡 113
5.1 神經模型的歷史 114
5.1.1 感知器模型 115
5.1.2 改進預測結果——ADALINE算法 116
5.1.3 感知器和ADALINE之間的異同 118
5.1.4 單層和多層感知器 120
5.2 使用單層感知器實現簡單的功能 124
5.2.1 定義并繪制傳遞函數類型 124
5.2.2 表示和理解傳遞函數 125
5.2.3 Sigmoid函數或邏輯函數 126
5.2.4 使用Sigmoid函數 126
5.2.5 修正線性單元 128
5.2.6 線性傳遞函數 129
5.2.7 定義損失函數 130
5.3 小結 136
第6章 卷積神經網絡 137
6.1 卷積神經網絡的起源 137
6.1.1 從卷積開始 138
6.1.2 卷積核和卷積 140
6.1.3 在實例中實現二維離散卷積 143
6.1.4 下采樣(池化) 146
6.1.5 通過Dropout操作提高效率 148
6.2 深度神經網絡 149
6.2.1 深度卷積網絡框架的發(fā)展 149
6.2.2 深度卷積神經網絡解決的問題類型 154
6.3 使用Keras部署一個深度神經網絡 156
6.4 用Quiver開發(fā)卷積模型 158
6.4.1 用Quiver開發(fā)卷積網絡 158
6.4.2 遷移學習的實現 162
6.5 小結 167
第7章 循環(huán)神經網絡 168
7.1 按順序解決問題—— RNN 168
7.1.1 RNN的定義 169
7.1.2 RNN的發(fā)展 169
7.2 LSTM 172
7.2.1 門和乘法運算 172
7.2.2 設置遺忘參數(輸入門) 174
7.2.3 設置保持參數 174
7.2.4 修改單元 175
7.2.5 輸出過濾后的單元狀態(tài) 175
7.3 采用電能消耗數據預測單變量時間序列 176
數據集的描述和加載 176
7.4 小結 182
第8章 近期的新模型及其發(fā)展 183
8.1 GAN 183
GAN的應用類別 184
8.2 強化學習 188
8.2.1 馬爾可夫決策過程 189
8.2.2 優(yōu)化馬爾可夫過程 190
8.3 基本強化學習技術:Q學習 191
8.4 小結 193
第9章 軟件安裝與配置 194
9.1 Linux系統(tǒng)環(huán)境安裝 194
9.1.1 初始配置要求 195
9.1.2 Anaconda安裝 195
9.1.3 pip安裝 200
9.2 macOS X系統(tǒng)環(huán)境安裝 201
9.2.1 Anaconda安裝 201
9.2.2 pip安裝 204
9.3 Windows系統(tǒng)環(huán)境安裝 205
Anaconda安裝 205
9.4 小結 208
參考資料 209