大數(shù)據(jù)與人工智能導(dǎo)論（第二版）

目 錄
第 1章　緒論　1
1．1　日益增長的數(shù)據(jù)　1
1．1．1　大數(shù)據(jù)基本概念　1
1．1．2　大數(shù)據(jù)發(fā)展歷程　2
1．1．3　大數(shù)據(jù)的特征　3
1．1．4　大數(shù)據(jù)的基本認(rèn)識　3
1．2　人工智能　4
1．2．1　認(rèn)識人工智能　4
1．2．2　人工智能的派別與發(fā)展史　4
1．2．3　人工智能的現(xiàn)狀與應(yīng)用　5
1．2．4　當(dāng)人工智能遇上大數(shù)據(jù)　7
1．3　大數(shù)據(jù)與人工智能的機遇與挑戰(zhàn)　7
1．3．1　大數(shù)據(jù)與人工智能面臨的難題　7
1．3．2　大數(shù)據(jù)與人工智能的前景　8
第 2章　數(shù)據(jù)工程　10
2．1　數(shù)據(jù)的多樣性　10
2．1．1　數(shù)據(jù)格式的多樣性　10
2．1．2　數(shù)據(jù)來源的多樣性　11
2．1．3　數(shù)據(jù)用途的多樣性　11
2．2　數(shù)據(jù)工程的一般流程　12
2．3　數(shù)據(jù)的獲取　13
2．3．1　數(shù)據(jù)來源　14
2．3．2　數(shù)據(jù)采集方法　14
2．3．3　大數(shù)據(jù)采集平臺　15
2．4　數(shù)據(jù)的存儲與數(shù)據(jù)倉庫　16
2．4．1　數(shù)據(jù)存儲　16
2．4．2　數(shù)據(jù)倉庫　16
2．5　數(shù)據(jù)的預(yù)處理技術(shù)　17
2．5．1　數(shù)據(jù)預(yù)處理的目的　17
2．5．2　數(shù)據(jù)清理　18
2．5．3　數(shù)據(jù)集成　19
2．5．4　數(shù)據(jù)變換　19
2．5．5　數(shù)據(jù)歸約　19
2．6　模型的構(gòu)建與評估　20
2．6．1　模型的構(gòu)建　20
2．6．2　評價指標(biāo)　20
2．7　數(shù)據(jù)的可視化　22
2．7．1　可視化的發(fā)展　22
2．7．2　可視化工具　23
第3章　大數(shù)據(jù)框架　28
3．1　Hadoop簡介　28
3．1．1　Hadoop的由來　28
3．1．2　MapReduce和HDFS　28
3．2　Hadoop大數(shù)據(jù)處理框架　30
3．2．1　HDFS組件與運行機制　30
3．2．2　MapReduce組件與運行機制　33
3．2．3　YARN框架和運行機制　34
3．2．4　Hadoop相關(guān)技術(shù)　35
3．2．5　Hadoop的安裝　36
3．3　MapReduce編程　39
3．3．1　MapReduce綜述　39
3．3．2　Map階段　40
3．3．3　Shuffle階段　40
3．3．4　Reduce階段　41
3．4　Spark簡介　41
3．4．1　Spark概述　41
3．4．2　Spark基本概念　42
3．4．3　Spark生態(tài)系統(tǒng)　42
3．4．4　Spark組件與運行機制　44
3．4．5　Spark的安裝　44
3．5　Storm簡介　47
3．5．1　Storm概述　47
3．5．2　Storm組件和運行機制　48
3．5．3　Storm的應(yīng)用　50
3．5．4　Storm的安裝　50
3．6　Flink簡介　53
3．6．1　Flink概述　53
3．6．2　Flink組件和運行機制　54
3．6．3　Flink的應(yīng)用　55
3．6．4　Flink的安裝和實例講解　56
第4章　機器學(xué)習(xí)算法　58
4．1　機器學(xué)習(xí)緒論　58
4．1．1　機器學(xué)習(xí)基本概念　58
4．1．2　評價標(biāo)準(zhǔn)　59
4．1．3　機器模型的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)　61
4．2　決策樹理論　64
4．2．1　決策樹模型　65
4．2．2　決策樹的訓(xùn)練　67
4．2．3　本節(jié)小結(jié)　72
4．3　樸素貝葉斯理論　72
4．4　線性回歸　75
4．5　邏輯斯蒂回歸　77
4．5．1　二分類邏輯回歸模型　77
4．5．2　二分類邏輯斯蒂回歸的訓(xùn)練　79
4．5．3　Softmax分類器　81
4．5．4　邏輯斯蒂回歸和softmax的應(yīng)用　81
4．5．5　本節(jié)小結(jié)　82
4．6　支持向量機　82
4．6．1　間隔　83
4．6．2　支持向量機的原始形式　84
4．6．3　支持向量機的對偶形式　85
4．6．4　特征空間的隱式映射：核函數(shù)　87
4．6．5　支持向量機拓展　88
4．6．6　支持向量機的應(yīng)用　89
4．7　集成學(xué)習(xí)　89
4．7．1　基礎(chǔ)概念　89
4．7．2　Boosting　91
4．7．3　Bagging　94
4．7．4　Stacking　95
4．8　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　95
4．8．1　生物神經(jīng)元和人工神經(jīng)元　95
4．8．2　感知機　97
4．8．3　BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　98
4．8．4　Sklearn中的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　100
4．8．5　本節(jié)小結(jié)　101
4．9　聚類　101
4．9．1　聚類思想　101
4．9．2　性能計算和距離計算　101
4．9．3　原型聚類　102
4．9．4　密度聚類　103
4．9．5　層次聚類　104
4．9．6　Sklearn中的聚類　105
4．9．7　本節(jié)小結(jié)　105
4．10　降維與特征選擇　105
4．10．1　維數(shù)爆炸與降維　105
4．10．2　降維技術(shù)　106
4．10．3　特征選擇技術(shù)　108
4．10．4　Sklearn中的降維　108
4．10．5　本節(jié)小結(jié)　108
第5章　深度學(xué)習(xí)簡介　110
5．1　從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)到深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　110
5．1．1　深度學(xué)習(xí)應(yīng)用　110
5．1．2　深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的困難　111
5．2　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　112
5．2．1　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的生物學(xué)基礎(chǔ)　112
5．2．2　卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　113
5．3　循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)　116
5．3．1　循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)簡介　116
5．3．2　循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　116
5．4　生成對抗網(wǎng)絡(luò)　118
5．4．1　生成對抗網(wǎng)絡(luò)簡介　118
5．4．2　生成對抗網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)　119
第6章　強化學(xué)習(xí)簡介　124
6．1　有限馬爾可夫決策過程　125
6．1．1　目標(biāo)和獎勵　125
6．1．2　回報和分幕　126
6．1．3　策略和值函數(shù)　127
6．1．4　最優(yōu)策略和最優(yōu)狀態(tài)值函數(shù)　127
6．2　動態(tài)規(guī)劃　129
6．2．1　策略評估　129
6．2．2　策略改進　132
6．2．3　策略迭代　133
6．2．4　價值迭代　134
6．3　時序差分學(xué)習(xí)　135
6．3．1　時序差分預(yù)測　136
6．3．2　TD(0)學(xué)習(xí)　136
6．3．3　Sarsa算法　137
6．3．4　Q學(xué)習(xí)算法　138
6．4　策略梯度方法　139
6．4．1　策略梯度定理　140
6．4．2　蒙特卡羅策略梯度　141
6．4．3　“Actor-Critic”方法　142
6．5　深度強化學(xué)習(xí)　143
6．5．1　深度Q-learning　143
6．5．2　深度確定性策略梯度　146
第7章　數(shù)據(jù)分析實例　149
7．1　基本數(shù)據(jù)分析　149
7．1．1　數(shù)據(jù)介紹　149
7．1．2　數(shù)據(jù)導(dǎo)入與數(shù)據(jù)初識　149
7．1．3　分類　152
7．1．4　回歸　153
7．1．5　降維　154
7．2　深度學(xué)習(xí)項目實戰(zhàn)　155
7．2．1　Tensorflow與Keras安裝部署　155
7．2．2　使用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行手寫數(shù)字識別　156
7．2．3　使用LSTM進行文本情感分類　158
參考文獻　162
附錄A　矩陣基礎(chǔ)　163
附錄B　梯度下降　166
附錄C　拉格朗日對偶性　169
附錄D　Python語法知識　172
附錄E　Java語法基礎(chǔ)介紹　184