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数据科学与工程算法基础


作者:
高明 胡卉芪
定价:
42.00 元
版面字数:
340.00千字
开本:
16开
装帧形式:
平装
页数:
292
最新
印次时间:
暂无
ISBN:
978-7-04-055336-9
物料号:
55336-00
出版时间:
2021-05-28
读者对象:
高等教育
一级分类:
计算机/教育技术类
二级分类:
计算机科学与技术专业课程

本书是“十四五”普通高等教育本科国家级规划教材,同时是大数据新兴领域“十四五”高等教育教材。本书从概率统计、线性代数和组合优化角度出发,介绍经典的数据科学与工程算法,内容涉及数据分析处理全流程的算法及其数学基础,主要包括抽样算法;尾概率不等式及其应用;典型的哈希技术,如布隆过滤器和局部敏感哈希;数据流模型以及典型Misra Gries算法、Count Sketch算法;随机游走及其应用;EM算法;特征值计算;奇异值分解和主成分分析;矩阵分解;整数规划;子模函数及其应用;模块度及社区发现等。全书配有大量翔实的应用实例可供参考,有相当数量的习题可供读者练习。 本书可作为数据科学与大数据技术专业本科生、研究生相关课程的教材或参考书,也可供相关领域技术人员参考。
  • 目录
    • 前辅文
      • 第1章 绪论
        • 1.1 数据分析处理阶段
          • 1.1.1 数据采集
            • 1.1.2 数据预处理
              • 1.1.3 数据存储与管理
                • 1.1.4 数据分析与挖掘
                  • 1.1.5 数据可视化
                  • 1.2 算法设计原则
                    • 1.2.1 数据特点
                      • 1.2.2 算法评价
                        • 1.2.3 算法设计原则
                        • 本章小结
                          • 习题1
                          • 第2章 抽样算法
                            • 2.1 引入
                              • 2.2 基本概念
                                • 2.2.1 总体与样本
                                  • 2.2.2 抽样调查
                                  • 2.3 系统抽样
                                    • 2.3.1 直线等距抽样
                                      • 2.3.2 圆形等距抽样
                                        • 2.3.3 系统抽样特点
                                        • 2.4 分层抽样
                                          • 2.5 水库抽样
                                            • 2.5.1 水库抽样算法
                                              • 2.5.2 算法分析
                                                • 2.5.3 分布式水库抽样算法
                                                • 本章小结
                                                  • 习题2
                                                  • 第3章 尾概率不等式及其
                                                    • 应用
                                                      • 3.1 引入
                                                        • 3.2 Markov不等式
                                                          • 3.3 Chebyshev不等式
                                                            • 3.4 Chernoff不等式
                                                              • 3.5 尾概率不等式的应用——Morris算法
                                                                • 3.5.1 Morris算法
                                                                  • 3.5.2 Morris+算法
                                                                    • 3.5.3 Morris++算法
                                                                    • 本章小结
                                                                      • 习题3
                                                                      • 第4章 哈希技术
                                                                        • 4.1 引入
                                                                          • 4.2 哈希
                                                                            • 4.3 布隆过滤器
                                                                              • 4.3.1 布隆过滤器的基本原理
                                                                                • 4.3.2 误判率
                                                                                  • 4.3.3 降低误判率
                                                                                    • 4.3.4 应用场景
                                                                                    • 4.4 局部敏感哈希
                                                                                      • 4.4.1 哈希函数的选择
                                                                                        • 4.4.2 Shingling
                                                                                          • 4.4.3 Min-Hashing
                                                                                            • 4.4.4 基于Min-Hashing的局部敏感哈希过程
                                                                                              • 4.4.5 应用场景
                                                                                              • 本章小结
                                                                                                • 习题4
                                                                                                • 第5章 数据流模型及频繁项挖掘
                                                                                                  • 5.1 引入
                                                                                                    • 5.2 数据流模型
                                                                                                      • 5.2.1 数据流和数据流模型
                                                                                                        • 5.2.2 数据流子模型
                                                                                                          • 5.2.3 概要数据结构
                                                                                                            • 5.2.4 近似算法
                                                                                                            • 5.3 频繁项挖掘
                                                                                                              • 5.4 确定性近似频数算法Misra Gries
                                                                                                                • 5.4.1 Misra Gries算法
                                                                                                                  • 5.4.2 Misra Gries算法分析
                                                                                                                  • 5.5 随机近似频数算法Count Sketch
                                                                                                                    • 5.5.1 简单抽样算法
                                                                                                                      • 5.5.2 Basic Count Sketch算法
                                                                                                                        • 5.5.3 Count Sketch算法
                                                                                                                          • 5.5.4 Count-Min Sketch算法
                                                                                                                          • 本章小结
                                                                                                                            • 习题5
                                                                                                                            • 第6章 EM算法
                                                                                                                              • 6.1 引入
                                                                                                                                • 6.2 最大似然估计方法
                                                                                                                                  • 6.2.1 似然函数
                                                                                                                                    • 6.2.2 最大似然估计
                                                                                                                                      • 6.2.3 混合模型
                                                                                                                                      • 6.3 EM算法
                                                                                                                                        • 6.3.1 算法推导
                                                                                                                                          • 6.3.2 EM算法
                                                                                                                                            • 6.3.3 EM算法的收敛性
                                                                                                                                            • 本章小结
                                                                                                                                              • 习题6
                                                                                                                                              • 第7章 随机游走及其应用
                                                                                                                                                • 7.1 引入
                                                                                                                                                  • 7.2 随机过程
                                                                                                                                                    • 7.2.1 马尔可夫过程
                                                                                                                                                      • 7.2.2 随机游走
                                                                                                                                                        • 7.2.3 转移概率矩阵
                                                                                                                                                          • 7.2.4 平稳分布
                                                                                                                                                          • 7.3 PageRank
                                                                                                                                                            • 7.3.1 PageRank问题定义与基本假设
                                                                                                                                                              • 7.3.2 PageRank值的计算方法
                                                                                                                                                                • 7.3.3 PageRank算法的改进
                                                                                                                                                                  • 7.3.4 算法收敛性分析
                                                                                                                                                                  • 本章小结
                                                                                                                                                                    • 习题7
                                                                                                                                                                    • 第8章 特征值计算
                                                                                                                                                                      • 8.1 算法引入
                                                                                                                                                                        • 8.2 方阵的特征值与特征向量
                                                                                                                                                                          • 8.3 幂法
                                                                                                                                                                            • 8.3.1 幂法
                                                                                                                                                                              • 8.3.2 幂法改进
                                                                                                                                                                              • 8.4 反幂法
                                                                                                                                                                                • 8.5 瑞利商迭代法
                                                                                                                                                                                  • 8.5.1 瑞利商定义
                                                                                                                                                                                    • 8.5.2 瑞利商迭代法
                                                                                                                                                                                      • 8.5.3 降阶技术
                                                                                                                                                                                      • 本章小结
                                                                                                                                                                                        • 习题8
                                                                                                                                                                                        • 第9章 奇异值分解与主成分分析
                                                                                                                                                                                          • 9.1 引入
                                                                                                                                                                                            • 9.2 对角化与特征值分解
                                                                                                                                                                                              • 9.3 奇异值分解
                                                                                                                                                                                                • 9.3.1 奇异值
                                                                                                                                                                                                  • 9.3.2 奇异值分解
                                                                                                                                                                                                    • 9.3.3 奇异值分解的应用
                                                                                                                                                                                                    • 9.4 主成分分析
                                                                                                                                                                                                      • 9.4.1 协方差
                                                                                                                                                                                                        • 9.4.2 协方差矩阵
                                                                                                                                                                                                          • 9.4.3 主成分分析
                                                                                                                                                                                                            • 9.4.4 PCA的应用
                                                                                                                                                                                                            • 本章小结
                                                                                                                                                                                                              • 习题9
                                                                                                                                                                                                              • 第10章 矩阵分解
                                                                                                                                                                                                                • 10.1 引入
                                                                                                                                                                                                                  • 10.2 问题定义
                                                                                                                                                                                                                    • 10.2.1 损失函数
                                                                                                                                                                                                                      • 10.2.2 代价函数
                                                                                                                                                                                                                      • 10.3 梯度下降算法
                                                                                                                                                                                                                        • 10.3.1 凸函数及其极小值
                                                                                                                                                                                                                          • 10.3.2 梯度下降算法
                                                                                                                                                                                                                            • 10.3.3 随机梯度下降算法
                                                                                                                                                                                                                              • 10.3.4 小批量梯度下降算法
                                                                                                                                                                                                                              • 10.4 基于梯度下降的矩阵分解
                                                                                                                                                                                                                                • 10.4.1 矩阵分解算法
                                                                                                                                                                                                                                  • 10.4.2 正则化
                                                                                                                                                                                                                                    • 10.4.3 矩阵分解算法变体
                                                                                                                                                                                                                                      • 10.4.4 矩阵分解的应用
                                                                                                                                                                                                                                      • 10.5 非负矩阵分解
                                                                                                                                                                                                                                        • 10.5.1 非负矩阵分解算法
                                                                                                                                                                                                                                          • 10.5.2 非负矩阵分解的应用
                                                                                                                                                                                                                                          • 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                            • 习题10
                                                                                                                                                                                                                                            • 第11章 整数规划
                                                                                                                                                                                                                                              • 11.1 引入
                                                                                                                                                                                                                                                • 11.2 整数规划
                                                                                                                                                                                                                                                  • 11.2.1 表示约束
                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.2.2 可行域
                                                                                                                                                                                                                                                    • 11.3 分支定界法
                                                                                                                                                                                                                                                      • 11.3.1 枚举树
                                                                                                                                                                                                                                                        • 11.3.2 松弛和定界
                                                                                                                                                                                                                                                          • 11.3.3 分支定界算法
                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.3.4 分支定界算法的例子
                                                                                                                                                                                                                                                            • 11.4 割平面法
                                                                                                                                                                                                                                                              • 11.4.1 有效不等式
                                                                                                                                                                                                                                                                • 11.4.2 割平面法
                                                                                                                                                                                                                                                                • 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 习题11
                                                                                                                                                                                                                                                                  • 第12章 子模函数及其应用
                                                                                                                                                                                                                                                                    • 12.1 引入
                                                                                                                                                                                                                                                                      • 12.2 子模函数及其性质
                                                                                                                                                                                                                                                                        • 12.2.1 子模函数
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.2.2 子模函数的性质
                                                                                                                                                                                                                                                                          • 12.3 集合覆盖
                                                                                                                                                                                                                                                                            • 12.3.1 问题定义
                                                                                                                                                                                                                                                                              • 12.3.2 抽取式文本摘要
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.3.3 集合覆盖问题满足子模条件
                                                                                                                                                                                                                                                                                • 12.4 爬山算法
                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 习题12
                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 第13章 模块度及社区发现
                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 13.1 引入
                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 13.2 图模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 13.2.1 随机图
                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 13.2.2 NULL模型
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 13.2.3 无标度图
                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 13.3 模块度
                                                                                                                                                                                                                                                                                                • 13.3.1 模块度的定义
                                                                                                                                                                                                                                                                                                  • 13.3.2 模块度的计算性质
                                                                                                                                                                                                                                                                                                    • 13.3.3 权重图的模块度定义
                                                                                                                                                                                                                                                                                                      • 13.3.4 有向图的模块度定义
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 13.3.5 模块度的矩阵定义
                                                                                                                                                                                                                                                                                                        • 13.4 社区发现
                                                                                                                                                                                                                                                                                                          • 13.4.1 谱方法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 13.4.2 Louvain算法
                                                                                                                                                                                                                                                                                                            • 本章小结
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 习题13
                                                                                                                                                                                                                                                                                                              • 参考文献

                                                                                                                                                                                                                                                                                                              相关图书