机器学习应用实战

作者: 刘袁缘李圣文方芳主编 , 周顺平万波蒋良孝叶亚琴杨林左泽均副主编

出版社: 清华大学出版社

出版时间: 2022-04

版次: 1

ISBN: 9787302597452

定价: 49.90

装帧: 其他

开本: 16开

纸张: 胶版纸

分类: 计算机与互联网

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本书将基础理论和案例实战相结合，循序渐进地介绍了关于机器学习领域中的经典和流行算法，全面、系统地介绍了使用Python实现机器学习算法，并通过PyTorch框架实现机器学习算法中的深度学习内容。部分为基础篇，包括第1~8章，系统地介绍了机器学习基础、数据预处理、简单分类算法、决策树、支持向量机、回归分析、聚类分析、神经网络与多层感知机；第二部分为综合篇，包括第9~12章，介绍了CNN、RNN、GNN及GAN等经典深度学习方法及其在计算机视觉与自然语言处理领域中的应用实践；第三部分为拓展篇，包括第13~15章，以百度飞桨和旷视天元为例介绍了具有代表性的国产开源框架及其应用案例，后简要介绍了国内外两个主流机器学习竞赛平台。本书主要面向广大从事数据分析、机器学习、数据挖掘或深度学习的专业人员，从事高等教育的专任教师，高等学校的在读学生及相关领域的科研人员。刘袁缘,主要研究计算机视觉、跨模态情感计算、机器学习。CCF和IEEE会员，中国图像图形学会CSIG专委会委员，香港中文大学（深圳）客座副研究员。发表重要国际学术会议和期刊论文30余篇，出版学术专著2部，入选中国博士后优秀学术文库。先后主持国家面上基金和青年基金、武汉市科技局项目、航天基金预研项目。目前担任《Pattern recognition》、《Multimedia and tools application》、《IEEE Transactions on Automation Science and Engineering》、《 International Journal of Remote Sensing》、《IEEE Access》、FCS、《计算机学报》《测绘学报》等期刊和国际会议审稿人。部分基础篇

第1章机器学习基础

1.1机器学习概述

1.1.1机器学习任务

1.1.2重要概念

1.1.3性能评估

1.2编程语言与环境

1.2.1Python简介

1.2.2Python环境配置与安装

1.2.3Python机器学习编程库

1.2.4PyTorch框架

第2章数据预处理

2.1数据清洗

2.1.1缺失值处理

2.1.2离群值检测

2.2数据转换

2.2.1数字化

2.2.2离散化

2.2.3正规化

2.2.4数值转换

2.3数据压缩

2.3.1降维

2.3.2实例选择和采样

2.4应用案例：基于PCA的数据降维

2.4.1数据集

2.4.2PCA降维

2.4.3案例结果及分析

第3章简单分类算法

3.1朴素贝叶斯分类算法

3.2KNN分类算法

3.2.1KNN算法实现原理

3.2.2KNN算法实现步骤

3.2.3KNN算法优缺点

3.3应用案例： KNN分类

3.3.1数据集

3.3.2构建KNN分类器

3.3.3案例结果及分析

第4章决策树

4.1决策树模型

4.2特征选择

4.2.1特征和数据划分

4.2.2划分标准

4.3决策树生成算法

4.3.1ID3决策树生成算法

4.3.2C4.5决策树生成算法

4.4CART算法

4.4.1决策树的剪枝

4.4.2CART生成算法

4.4.3CART剪枝算法

4.5应用案例：基于决策树的鸢尾花图像分类

4.5.1数据集

4.5.2构建决策树

4.5.3案例结果及分析

第5章支持向量机

5.1支持向量机的基本原理

5.1.1线性可分

5.1.2间隔问题

5.1.3支持向量

5.2常用核函数

5.2.1线性核函数

5.2.2高斯核函数

5.2.3多项式核函数

5.3应用案例：基于SVM的异或数据集划分

5.3.1数据集及数据预处理

5.3.2构建SVM分类器

5.3.3案例结果及分析

第6章回归分析

6.1线性回归

6.1.1简单线性回归

6.1.2多元线性回归

6.2多项式回归

6.3正则化回归

6.3.1岭回归

6.3.2小收缩与选择算子

6.3.3弹性网络

6.4随机森林回归

6.5回归模型的性能评估

6.6回归模型的实现

6.6.1线性回归实现

6.6.2多项式回归实现

6.6.3正则化回归实现

6.6.4随机森林回归实现

6.7应用案例：基于随机森林的房价预测

6.7.1数据集

6.7.2数据预处理

6.7.3随机森林回归模型建立

6.7.4案例结果及分析

第7章聚类分析

7.1聚类概述

7.1.1性能度量

7.1.2距离计算

7.2Kmeans算法

7.3层次聚类

7.4密度聚类

7.4.1DBSCAN相关概念

7.4.2DBSCAN算法流程

7.5应用案例

7.5.1Kmeans应用案例

7.5.2层次聚类应用案例

7.5.3DBSCAN应用案例

第8章神经网络与多层感知机

8.1神经元模型

8.2感知机原理及结构

8.2.1单层感知机

8.2.2多层感知机

8.2.3反向传播算法

8.3应用案例：基于多层感知机的手写数字识别

8.3.1数据集及数据预处理

8.3.2三层感知机构建

8.3.3案例结果及分析

第二部分综合篇

第9章基于CNN的图像识别

9.1CNN的基本组成

9.1.1卷积运算基本过程

9.1.2多通道卷积

9.1.3池化

9.2CNN模型简介

9.3基于PyTorch构建CNN

9.4应用案例：基于CNN的人脸性别识别

9.4.1数据集

9.4.2数据预处理

9.4.3搭建卷积神经网络

9.4.4案例结果及分析

第10章基于RNN的序列数据分类

10.1面向序列数据的机器学习

10.1.1RNN相关背景知识

10.1.2序列数据

10.1.3序列数据与建模

10.2RNN的常用网络结构

10.2.1基本结构

10.2.2简单循环网络模型

10.2.3门控算法模型

10.3基于PyTorch构建LSTM

10.4应用案例：基于LSTM的文本分类

10.4.1数据准备

10.4.2模型构建和实现

10.4.3训练模型

10.4.4测试模型

第11章基于GNN的文本分类

11.1GNN基础

11.1.1GNN模型简介

11.1.2GCN模型简介

11.2GCN构建

11.2.1代码层次结构

11.2.2代码实现

11.3应用案例：基于GCN的文本分类

11.3.1TextGCN介绍

11.3.2基于TextGCN的文本分类

11.3.3案例结果及分析

第12章基于GAN的图像生成

12.1GAN概述

12.1.1自编码器

12.1.2生成模型

12.1.3GAN基本原理

12.1.4GAN模型结构

12.1.5GAN的两种目标函数

12.1.6GAN的训练

12.2基于PyTorch构建GAN

12.2.1网络结构

12.2.2基于PyTorch建立GAN模型

12.3应用案例：基于GAN的图像生成

12.3.1FashionMNIST数据集

12.3.2数据预处理

12.3.3搭建GAN模型

12.3.4案例结果及分析

第三部分拓展篇

第13章基于百度飞桨的车道线检测

13.1百度飞桨平台简介

13.2百度AI Studio平台简介

13.3使用AI Studio平台创建个项目

13.4应用案例：车道线检测

13.4.1车道线检测数据集

13.4.2评价指标

13.4.3数据预处理

13.4.4模型构建

13.4.5训练和预测

第14章基于旷视天元MegEngine的目标检测

14.1旷视天元MegEngine平台简介

14.1.1MegEngine整体架构

14.1.2旷视天元平台特点

14.2MegEngine平台使用方法

14.2.1注册

14.2.2创建项目

14.3应用案例：基于MegEngine的目标检测

14.3.1MSCOCO数据集

14.3.2目标检测评估指标

14.3.3模型训练与测试

第15章机器学习竞赛平台实践

15.1主流竞赛平台

15.1.1Kaggle竞赛

15.1.2天池大数据竞赛

15.2Kaggle竞赛实践

15.2.1应用案例1：泰坦尼克之灾

15.2.2应用案例2：细粒度犬种识别

15.2.3应用案例3： Home Depot产品相关性预测

15.3天池大数据竞赛实践

15.3.1应用案例1：街景字符编码识别

15.3.2应用案例2： NLP新闻文本分类

15.3.3应用案例3：贷款违约预测

参考文献
内容简介:
本书将基础理论和案例实战相结合，循序渐进地介绍了关于机器学习领域中的经典和流行算法，全面、系统地介绍了使用Python实现机器学习算法，并通过PyTorch框架实现机器学习算法中的深度学习内容。部分为基础篇，包括第1~8章，系统地介绍了机器学习基础、数据预处理、简单分类算法、决策树、支持向量机、回归分析、聚类分析、神经网络与多层感知机；第二部分为综合篇，包括第9~12章，介绍了CNN、RNN、GNN及GAN等经典深度学习方法及其在计算机视觉与自然语言处理领域中的应用实践；第三部分为拓展篇，包括第13~15章，以百度飞桨和旷视天元为例介绍了具有代表性的国产开源框架及其应用案例，后简要介绍了国内外两个主流机器学习竞赛平台。本书主要面向广大从事数据分析、机器学习、数据挖掘或深度学习的专业人员，从事高等教育的专任教师，高等学校的在读学生及相关领域的科研人员。
作者简介:
刘袁缘,主要研究计算机视觉、跨模态情感计算、机器学习。CCF和IEEE会员，中国图像图形学会CSIG专委会委员，香港中文大学（深圳）客座副研究员。发表重要国际学术会议和期刊论文30余篇，出版学术专著2部，入选中国博士后优秀学术文库。先后主持国家面上基金和青年基金、武汉市科技局项目、航天基金预研项目。目前担任《Pattern recognition》、《Multimedia and tools application》、《IEEE Transactions on Automation Science and Engineering》、《 International Journal of Remote Sensing》、《IEEE Access》、FCS、《计算机学报》《测绘学报》等期刊和国际会议审稿人。
目录:
部分基础篇

第1章机器学习基础

1.1机器学习概述

1.1.1机器学习任务

1.1.2重要概念

1.1.3性能评估

1.2编程语言与环境

1.2.1Python简介

1.2.2Python环境配置与安装

1.2.3Python机器学习编程库

1.2.4PyTorch框架

第2章数据预处理

2.1数据清洗

2.1.1缺失值处理

2.1.2离群值检测

2.2数据转换

2.2.1数字化

2.2.2离散化

2.2.3正规化

2.2.4数值转换

2.3数据压缩

2.3.1降维

2.3.2实例选择和采样

2.4应用案例：基于PCA的数据降维

2.4.1数据集

2.4.2PCA降维

2.4.3案例结果及分析

第3章简单分类算法

3.1朴素贝叶斯分类算法

3.2KNN分类算法

3.2.1KNN算法实现原理

3.2.2KNN算法实现步骤

3.2.3KNN算法优缺点

3.3应用案例： KNN分类

3.3.1数据集

3.3.2构建KNN分类器

3.3.3案例结果及分析

第4章决策树

4.1决策树模型

4.2特征选择

4.2.1特征和数据划分

4.2.2划分标准

4.3决策树生成算法

4.3.1ID3决策树生成算法

4.3.2C4.5决策树生成算法

4.4CART算法

4.4.1决策树的剪枝

4.4.2CART生成算法

4.4.3CART剪枝算法

4.5应用案例：基于决策树的鸢尾花图像分类

4.5.1数据集

4.5.2构建决策树

4.5.3案例结果及分析

第5章支持向量机

5.1支持向量机的基本原理

5.1.1线性可分

5.1.2间隔问题

5.1.3支持向量

5.2常用核函数

5.2.1线性核函数

5.2.2高斯核函数

5.2.3多项式核函数

5.3应用案例：基于SVM的异或数据集划分

5.3.1数据集及数据预处理

5.3.2构建SVM分类器

5.3.3案例结果及分析

第6章回归分析

6.1线性回归

6.1.1简单线性回归

6.1.2多元线性回归

6.2多项式回归

6.3正则化回归

6.3.1岭回归

6.3.2小收缩与选择算子

6.3.3弹性网络

6.4随机森林回归

6.5回归模型的性能评估

6.6回归模型的实现

6.6.1线性回归实现

6.6.2多项式回归实现

6.6.3正则化回归实现

6.6.4随机森林回归实现

6.7应用案例：基于随机森林的房价预测

6.7.1数据集

6.7.2数据预处理

6.7.3随机森林回归模型建立

6.7.4案例结果及分析

第7章聚类分析

7.1聚类概述

7.1.1性能度量

7.1.2距离计算

7.2Kmeans算法

7.3层次聚类

7.4密度聚类

7.4.1DBSCAN相关概念

7.4.2DBSCAN算法流程

7.5应用案例

7.5.1Kmeans应用案例

7.5.2层次聚类应用案例

7.5.3DBSCAN应用案例

第8章神经网络与多层感知机

8.1神经元模型

8.2感知机原理及结构

8.2.1单层感知机

8.2.2多层感知机

8.2.3反向传播算法

8.3应用案例：基于多层感知机的手写数字识别

8.3.1数据集及数据预处理

8.3.2三层感知机构建

8.3.3案例结果及分析

第二部分综合篇

第9章基于CNN的图像识别

9.1CNN的基本组成

9.1.1卷积运算基本过程

9.1.2多通道卷积

9.1.3池化

9.2CNN模型简介

9.3基于PyTorch构建CNN

9.4应用案例：基于CNN的人脸性别识别

9.4.1数据集

9.4.2数据预处理

9.4.3搭建卷积神经网络

9.4.4案例结果及分析

第10章基于RNN的序列数据分类

10.1面向序列数据的机器学习

10.1.1RNN相关背景知识

10.1.2序列数据

10.1.3序列数据与建模

10.2RNN的常用网络结构

10.2.1基本结构

10.2.2简单循环网络模型

10.2.3门控算法模型

10.3基于PyTorch构建LSTM

10.4应用案例：基于LSTM的文本分类

10.4.1数据准备

10.4.2模型构建和实现

10.4.3训练模型

10.4.4测试模型

第11章基于GNN的文本分类

11.1GNN基础

11.1.1GNN模型简介

11.1.2GCN模型简介

11.2GCN构建

11.2.1代码层次结构

11.2.2代码实现

11.3应用案例：基于GCN的文本分类

11.3.1TextGCN介绍

11.3.2基于TextGCN的文本分类

11.3.3案例结果及分析

第12章基于GAN的图像生成

12.1GAN概述

12.1.1自编码器

12.1.2生成模型

12.1.3GAN基本原理

12.1.4GAN模型结构

12.1.5GAN的两种目标函数

12.1.6GAN的训练

12.2基于PyTorch构建GAN

12.2.1网络结构

12.2.2基于PyTorch建立GAN模型

12.3应用案例：基于GAN的图像生成

12.3.1FashionMNIST数据集

12.3.2数据预处理

12.3.3搭建GAN模型

12.3.4案例结果及分析

第三部分拓展篇

第13章基于百度飞桨的车道线检测

13.1百度飞桨平台简介

13.2百度AI Studio平台简介

13.3使用AI Studio平台创建个项目

13.4应用案例：车道线检测

13.4.1车道线检测数据集

13.4.2评价指标

13.4.3数据预处理

13.4.4模型构建

13.4.5训练和预测

第14章基于旷视天元MegEngine的目标检测

14.1旷视天元MegEngine平台简介

14.1.1MegEngine整体架构

14.1.2旷视天元平台特点

14.2MegEngine平台使用方法

14.2.1注册

14.2.2创建项目

14.3应用案例：基于MegEngine的目标检测

14.3.1MSCOCO数据集

14.3.2目标检测评估指标

14.3.3模型训练与测试

第15章机器学习竞赛平台实践

15.1主流竞赛平台

15.1.1Kaggle竞赛

15.1.2天池大数据竞赛

15.2Kaggle竞赛实践

15.2.1应用案例1：泰坦尼克之灾

15.2.2应用案例2：细粒度犬种识别

15.2.3应用案例3： Home Depot产品相关性预测

15.3天池大数据竞赛实践

15.3.1应用案例1：街景字符编码识别

15.3.2应用案例2： NLP新闻文本分类

15.3.3应用案例3：贷款违约预测

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