Scikit-learn 詳解與企業應用:機器學習最佳入門與實戰

Scikit-learn 詳解與企業應用:機器學習最佳入門與實戰 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

陳昭明
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具体描述

★★★★★【機器學習唯一指定】★★★★★
☆☆☆☆☆【入門】+【實戰】☆☆☆☆☆

AI 專業大師 陳昭明 老師全新力作,帶你一次到位,完整學習Scikit-learn!

  以Scikit-learn套件為主體,介紹各類的演算法,同時提供大量應用實例,全面性的掌握理論、技術與實作,為機器學習入門者的最佳夥伴!
  ★詳細的程式說明
  ★遵循完整的機器學習開發流程
  ★資料的探索、清理、特徵工程、模型訓練、評估、參數調校到最終的部署

  本書主要的特點
  1.    以完整的機器學習開發流程角度出發。
  2.    每一個演算法都包括原理、自行開發、Scikit-learn函數用法,最後再附應用實例。
  3.    以「統計/數學」為出發點,介紹機器學習必備的數理基礎,使用大量圖解,並以程式開發加深掌握演算法原理,增進學習樂趣。
  4.    完整實用的範例程式及各種演算法的延伸應用,能在企業內應用自如。
 
好的,这是一本关于深入理解和实践自然语言处理(NLP)的专业书籍的简介,内容涵盖了从基础理论到前沿模型和实际项目部署的完整流程,旨在为读者提供一条坚实的NLP学习和应用路径。 --- 《深度自然语言处理:从基础理论到前沿模型与企业级实践》 简介 本书是为希望系统掌握现代自然语言处理(NLP)技术,并将其应用于实际业务场景的工程师、数据科学家及技术爱好者量身打造的综合性指南。我们不满足于停留在表面的工具使用,而是深入探讨构建高效、鲁棒的NLP系统的底层原理和核心算法,并聚焦于如何将这些技术转化为具有实际商业价值的解决方案。 全书内容结构严谨,逻辑清晰,从NLP的基石——语言学基础和经典机器学习方法讲起,逐步过渡到当前占据主导地位的深度学习范式,最终落脚于如何在大规模生产环境中部署和维护这些复杂的模型。 第一部分:NLP的基石与传统方法的回顾 本部分旨在为读者打下坚实的理论基础,理解语言本身的复杂性,并回顾那些虽然被深度学习超越,但在特定场景下依然有其价值的经典方法。 第一章:语言的本质与NLP的范畴 我们将从信息论和语言学的角度解析人类语言的结构和特点,包括词法、句法、语义和语用学的基本概念。探讨NLP领域面临的核心挑战,如歧义性、语境依赖和知识表示等。内容将涵盖文本的预处理技术,如分词(Tokenization)、词干提取(Stemming)和词形还原(Lemmatization),并对比不同语言(如中文、英文)在分词上的特殊挑战。 第二章:特征工程与经典机器学习模型在NLP中的应用 在深度学习兴起之前,特征工程是NLP成功的关键。本章详细介绍如何将文本转化为可供传统机器学习模型处理的数值特征。重点讲解: 词袋模型(Bag-of-Words, BoW):及其局限性。 TF-IDF(词频-逆文档频率):深入解析其权重计算的数学原理和应用场景。 N-gram模型:如何捕捉局部序列信息。 基于统计的学习算法:如朴素贝叶斯(Naive Bayes)在文本分类中的应用,以及隐马尔可夫模型(HMM)在序列标注(如词性标注)中的作用。 本章强调了对数据分布和稀疏性问题的理解,为后续理解词嵌入(Word Embeddings)的必要性做好铺垫。 第二部分:深度学习驱动的NLP革命 本部分是本书的核心,详细介绍现代NLP赖以生存的神经网络架构及其在各种任务上的实现。 第三章:词向量(Word Embeddings)的演进与原理 词向量是连接传统方法和深度学习的桥梁。我们将深入探讨如何通过分布式表示来捕捉词汇的语义和句法关系。内容涵盖: 浅层模型:Word2Vec(Skip-gram与CBOW)的数学推导、负采样(Negative Sampling)和窗口大小的选择。 全局模型:GloVe(Global Vectors for Word Representation)的矩阵分解视角。 上下文依赖的挑战:引出动态词向量的必要性。 第四章:循环神经网络(RNN)家族的深入剖析 RNN是处理序列数据的基石。我们将不仅停留在理论层面,更会着重分析其在实践中遇到的梯度消失/爆炸问题,并详细介绍解决方案: 标准RNN:前向传播与反向传播(BPTT)。 长短期记忆网络(LSTM):门控机制(输入门、遗忘门、输出门)的精妙设计及其如何解决长期依赖问题。 门控循环单元(GRU):相较于LSTM的简化与性能比较。 序列到序列(Seq2Seq)架构:Encoder-Decoder结构在机器翻译、文本摘要等任务中的应用基础。 第五章:注意力机制与Transformer的全面解析 注意力机制是当前NLP领域取得突破性进展的关键。本章将详细拆解Transformer架构的每一个组件: 自注意力(Self-Attention):Query, Key, Value向量的计算,Scaled Dot-Product Attention的数学细节。 多头注意力(Multi-Head Attention):如何通过多个视角捕捉信息。 位置编码(Positional Encoding):如何在无序的Attention机制中引入序列顺序信息。 Transformer Block:残差连接、层归一化(Layer Normalization)的作用与实现。 第三部分:预训练模型与前沿应用 本部分聚焦于NLP领域最热门的预训练语言模型(PLMs)及其在特定任务上的微调(Fine-tuning)策略。 第六章:BERT及其衍生模型的精髓 我们将从零开始构建对BERT架构的深刻理解,而不是仅仅将其视为一个黑箱。 预训练任务:掩码语言模型(Masked Language Modeling, MLM)和下一句预测(Next Sentence Prediction, NSP)的原理和作用。 模型结构:对比Encoder-only结构的应用范围。 下游任务的适配:如何针对文本分类、问答、命名实体识别等任务进行高效微调。 BERT的变体:探讨RoBERTa(移除NSP)、ALBERT(参数共享)等模型在效率和性能上的改进。 第七章:生成式模型:从GPT到指令跟随 本章转向文本生成任务,重点分析Decoder-only架构的强大能力。 自回归模型(Autoregressive Models):GPT系列的工作原理,强调单向依赖性。 解码策略:贪婪搜索(Greedy Search)、束搜索(Beam Search)、Top-K和Nucleus Sampling在生成文本多样性与连贯性之间的权衡。 指令微调(Instruction Tuning):探讨如何通过特定数据集训练模型更好地遵循人类指令,为构建高效的对话系统奠定基础。 第八章:多模态与跨语言NLP的探索 随着技术发展,NLP正在与其他领域融合。本章介绍当前的研究热点: 视觉与语言的结合:图像描述生成(Image Captioning)和视觉问答(VQA)中的跨模态注意力机制。 跨语言模型:如mBERT和XLM-R,它们如何利用多语言语料实现零样本(Zero-Shot)的跨语言迁移能力。 第四部分:企业级NLP系统的部署与伦理考量 理论模型必须经过实际检验才能产生价值。本部分关注将复杂的深度学习模型投入生产环境所需的工程实践。 第九章:模型高效部署与优化 生产环境对延迟和吞吐量有严格要求。本章提供实用的工程技术: 模型量化(Quantization):从FP32到INT8的精度损失与性能提升的平衡。 模型剪枝(Pruning):识别并移除冗余连接。 知识蒸馏(Knowledge Distillation):使用大型“教师”模型训练小型“学生”模型,以实现快速推理。 推理框架:使用ONNX, TensorRT等工具链优化模型在不同硬件平台上的性能。 第十章:NLP系统的监控、维护与伦理责任 一个成功的生产系统需要持续的监控和迭代。 模型漂移(Model Drift):如何检测和应对生产数据分布随时间的变化。 公平性与偏见(Fairness and Bias):识别和减轻预训练数据中固有的社会偏见(如性别、种族偏见)在模型输出中的放大效应。 可解释性(Explainability):利用LIME, SHAP等工具理解模型决策过程,增强用户信任。 本书通过大量的代码示例(采用Python和主流深度学习框架实现)和具体的案例研究贯穿始终,确保读者不仅“知道”原理,更能“做到”实现。完成本书的学习后,读者将有能力独立设计、开发和部署复杂、高性能的现代自然语言处理解决方案。

著者信息

作者簡介

陳昭明


  ★曾任職於 IBM、工研院等全球知名企業
  ★IT 邦幫忙 2018 年 AI 組【冠軍】
  ★多年 AI 課程講授經驗

图书目录

第 1 章 Scikit-learn入門
1-1 Scikit-learn簡介
1-2 學習地圖
1-3 開發環境安裝
1-4 Jupyter Notebook
1-5 撰寫第一支程式
1-6 本章小結
1-7 延伸練習

第 2 章 資料前置處理
2-1 資料源(Data Sources)
2-2 Scikit-learn內建資料集
2-3 資料清理
2-4 遺失值(Missing value)處理
2-5 離群值(Outlier)處理
2-6 類別變數編碼
2-7 其他資料清理
2-8 本章小結
2-9 延伸練習

第 3 章 資料探索與分析
3-1 資料探索的方式
3-2 描述統計量(Descriptive statistics)
3-3 統計圖
3-4 實務作法
3-5 本章小結
3-6 延伸閱讀

第 4 章 特徵工程
4-1 特徵縮放(Feature Scaling)
4-2 特徵選取(Feature Selection)
4-3 特徵萃取(Feature Extraction)
4-4 特徵生成(Feature Generation)
4-5 小結
4-6 延伸練習

第 5 章 迴歸
5-1 線性迴歸(Linear regression)
5-2 非線性迴歸(Non-linear regression)
5-3 迴歸的假設與缺點
5-4 時間序列分析(Time Series Analysis)
5-5 過度擬合(Overfitting)與正則化(Regularization)
5-6 偏差(Bias)與變異(Variance)
5-7 本章小結
5-8 延伸練習

第 6 章 分類演算法(一)
6-1 羅吉斯迴歸(Logistic Regression)
6-2 最近鄰(K nearest neighbor)
6-3 單純貝氏分類法(Naïve Bayes Classifier)
6-4 本章小結
6-5 延伸練習

第 7 章 分類演算法(二)
7-1 支援向量機(Support Vector Machine)
7-2 決策樹(Decision Tree)
7-3 隨機森林(Random Forest)
7-4 ExtraTreesClassifier
7-5 本章小結
7-6 延伸練習

第 8 章 模型效能評估與調校
8-1 模型效能評估
8-2 效能衡量指標(Performance Metrics)
8-3 ROC/AUC
8-4 詐欺偵測(Fraud Detection)個案研究
8-5 本章小結
8-6 延伸練習

第 9 章 集群
9-1 K-Means Clustering
9-2 階層集群(Hierarchical Clustering)
9-3 以密度為基礎的集群(DBSCAN)
9-4 高斯混合模型(Gaussian Mixture Models)
9-5 影像壓縮(Image Compression)
9-6 客戶區隔(Customer Segmentation)
9-7 本章小結
9-8 延伸練習

第 10 章 整體學習
10-1 整體學習概念說明
10-2 多數決(Majority Voting)
10-3 裝袋法(Bagging)
10-4 強化法(Boosting)
10-5 堆疊(Stacking)
10-6 本章小結
10-7 延伸練習

第 11 章 其他課題
11-1 半監督式學習(Semi-supervised learning)
11-2 可解釋的AI(Explainable AI, XAI)
11-3 機器學習系統架構
11-4 結語

 

图书序言

  • ISBN:9786267273210
  • 規格:平裝 / 480頁 / 17 x 23 x 3.74 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 出版地:台灣

图书试读

前言 (Preface)

  為何撰寫本書

  近期AI發展相較以往,更加如火如荼,去年(2022) Text to image、ChapGPT引爆生成式AI (Generative AI)熱潮,衝擊藝術創作市場及Google搜索引擎霸主地位,相信有更多人因而希望探究AI科學,了解其背後的技術,或從事相關工作;然而,AI領域博大精深,不是一蹴可幾,需要奠定紮實的基礎,一步一腳印才能進入AI殿堂。

  筆者從事機器學習教育訓練多年,其間也在『IT邦幫忙』撰寫上百篇的文章,從學員及讀者的回饋獲得許多寶貴意見,有感於在教學現場的時間壓力下,很多細節無法盡情的討論,難免有許多內容成為遺珠之憾,因此,撰寫本書,針對機器學習作較全面性的介紹,讓讀者有充裕的時間思考,或者挑選有興趣的課題深入研究。

  本書以Scikit-learn套件為主體,介紹各類的演算法,不只是說明用法,也涵蓋背後的原理、數學公式推導,並示範如何自行開發演算法,與Scikit-learn演算法相互驗證,同時介紹大量應用實例,期望讀者能全面性的掌握理論、技術與實作。另外書中每個範例都有詳細的程式說明,也遵循完整的機器學習開發流程,讓讀者能充分理解每個環節的重要任務,包括資料的探索、清理、特徵工程、模型訓練、評估、參數調校到最終的佈署,希望這本書能成為機器學習入門者最佳的夥伴,在讀者紮根的過程中,貢獻一點微薄的力量。

  本書主要的特點

  1.    本書不是以Scikit-learn的模組分類介紹,而是以完整的機器學習開發流程角度出發。

  2.    每一個演算法都包括原理、自行開發、Scikit-learn函數用法,最後再附應用實例。

  3.    由於筆者身為統計人,希望能「以統計/數學為出發點」,介紹機器學習必備的數理基礎,但又不希望讓離開校園已久的在職者看到一堆數學符號就心生恐懼,因此,會有大量圖解,並以程式開發加深演算法原理的掌握,增進學習樂趣。

  4.    完整的範例程式及各種演算法的延伸應用,以實用為要,希望能觸發創意,在企業內應用自如。

  目標對象

  1.    機器學習的入門者:須熟悉Python程式語言及資料科學基礎套件NumPy、Pandas及MatPlotLib。

  2.    資料工程師及分析師:以模型開發及導入為職志,希望能應用各種演算法,或更進一步改良與實作演算法。

  3.    資訊工作者:希望能擴展機器學習知識領域。

  4.    從事其他領域的工作,希望能一窺機器學習奧秘者。

  閱讀重點

  1.    第一章:Scikit-learn模組及機器學習分類、學習地圖、開發流程。

  2.    第二章:資料前置處理,包括資料清理、資料探索、特徵工程。

  3.    第三章:資料探索與分析,包括描述統計量、統計圖分析。

  4.    第四章:特徵工程,包括特徵縮放(Feature Scaling)、特徵選取(Feature Selection)、特徵萃取(Feature Extraction)及特徵生成(Feature Generation),內含各式降維演算法說明、維度災難(Curse of dimensionality)概念說明。

  5.    第五章:迴歸(Regression),包括線性迴歸、多項式迴歸、時間序列等演算法,還有正則化(Regularization)、過度擬合(Overfitting)、偏差(Bias)與變異(Variance)的平衡。

  6.    第六~七章:分類演算法,包括羅吉斯迴歸(Logistic Regression)、最近鄰(KNN)、單純貝氏分類法(Naïve bayes classifier)、支援向量機(SVM)、決策樹(Decision Tree)及隨機森林(Random forest)等,包括各項演算法的原理、開發邏輯、應用與優缺點說明。

  7.    第八章:模型效能評估與調校,包括交叉驗證法、參數調校、管線(Pipeline)、混淆矩陣(Confusion Matrix)、效能衡量指標(Performance metrics)。

  8.    第九章:集群(Clustering)演算法,K-Means、階層式集群、以密度為基礎的集群(DBSCAN)、高斯混合模型(GMM)等。

  9.    第十章:整體學習(Ensemble Learning)演算法,包括多數決(Majority Voting)、裝袋法(Bagging)、強化法(Boosting)、堆疊法(Stacking)。

  10.    第十一章:介紹其他課題,包括半監督式學習(Semi-supervised learning)、Active learning、可解釋的AI(Explainable AI, XAI)、機器學習架構。

  本書包括許多應用範例,包括:
  1    分類
  1.1    鳶尾花(Iris)品種分類
  1.2    葡萄酒分類
  1.3    乳癌診斷
  1.4    人臉資料集(LFW)辨識
  1.5    新聞資料集(News groups)分類
  1.6    鐵達尼號生存預測
  1.7    手寫阿拉伯數字辨識
  1.8    員工流失預測
  1.9    信用卡詐欺
  2    迴歸及時間預測
  2.1    股價預測
  2.2    房價預測
  2.3    計程車小費預測
  2.4    航空公司客運量預測
  2.5    以人臉上半部預測人臉下半部
  2.6    糖尿病指數預測
  3    集群
  3.1    手寫阿拉伯數字影像生成
  3.2    客戶區隔(RFM)
  3.3    影像壓縮
  3.4    離群值偵測
  4    商品推薦
  4.1    協同過濾
  4.2    KNN
  5    影像
  5.1    去躁(Image denoising)
  5.2    影像生成
  5.3    影像壓縮
  6    自然語言
  6.1    文章大意預測
  6.2    垃圾信分類
  6.3    問答(Q&A)

  本書範例程式碼、參考超連結、勘誤表全部收錄在 github.com/mc6666/Scikit_learn_Book,並隨時更新相關資訊。

  致謝

  因個人能力有限,還是有許多議題成為遺珠之憾,仍待後續的努力,感謝深智出版社的大力支援,使本書得以順利出版,最後要謝謝家人的默默支持。

  內容如有疏漏、謬誤或有其他建議,歡迎來信指教(mkclearn@gmail.com)或在『IT邦幫忙』(ithelp.ithome.com.tw/users/20001976/articles)留言討論。
 

用户评价

评分

从作者的行文风格中,我能感受到一种跨越理论与实践的平衡感,这在技术写作中是相当稀缺的品质。作者似乎在用一种非常耐心的口吻,不断地与读者进行对话,仿佛在耳边指导:“你现在可能会感到困惑,但请相信接下来的步骤会让你豁然开朗。”这种引导式的叙事结构,有效地缓解了初学者在面对复杂概念时的挫败感。例如,当介绍到一些高级的集成学习方法时,作者没有直接抛出复杂的数学推导,而是先用一个业务场景来阐述为什么需要这种集成,集成带来的优势在哪里,然后再逐步引入技术细节。这种“场景先行,技术殿后”的组织方式,极大地增强了知识的可接受度和记忆深度。我敢肯定,这本书的组织结构是经过深思熟虑的,它遵循了人类学习的自然规律:先建立动机和整体图景,再填充细节的砖块。这种对读者心智模型的尊重,使得学习过程本身变成了一种享受而非负担。

评分

翻开书页后,首先映入眼帘的是它对基础概念的阐述方式,我感觉作者在遣词造句上颇下了一番功夫,力求清晰而不失深度。很多技术书籍在解释像“正则化”或者“梯度下降”这类核心概念时,往往陷入了纯数学公式的泥潭,导致非数学背景的读者望而却步。然而,这本书似乎采取了一种更侧重直觉和几何意义的解释路径,它可能用比喻或者更贴近实际计算流程的方式来构建读者的理解框架。这种注重“为什么”和“怎么想”的教学方法,对我这种需要快速建立模型直觉的人来说至关重要。阅读体验上,行距和字体大小的排布都非常舒适,长时间阅读下来眼睛不容易疲劳,这在厚重的技术书籍中是一个常常被忽略却又十分关键的细节。此外,它对代码示例的呈现也相当讲究,通常会配上清晰的注释,并且这些代码片段似乎都经过了精心打磨,可以直接复制粘贴到Jupyter Notebook中运行,这极大地降低了读者尝试新算法时的初始摩擦力。总体而言,初读感受是:这本书不是那种走马观花的介绍,而是扎扎实实地引导读者走完每一个逻辑步骤。

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我特别关注这本书在“企业应用”这一块的侧重点。如今,数据科学项目成功的关键往往不在于算法有多新颖,而在于如何将模型部署到生产环境,并持续监控其性能。如果这本书能深入探讨 MLOps 的基本流程,哪怕只是概述性地提及模型版本控制、API 封装或者 A/B 测试的基础框架,那它的价值将立刻跃升一个台阶。我观察到市面上很多书籍对于模型训练之后的环节——即“如何让模型真正为业务创造价值”——往往一带而过。如果这本书真的能提供一些关于如何处理大数据集时的性能优化技巧,比如如何利用并行计算加速训练过程,或者如何使用生产级别的库而不是纯粹的演示代码库,那它就超越了一本单纯的学习资料,而成为了一个实用的工程参考手册。我希望它能提供一些案例研究,展示在金融风控、电商推荐或制造业预测等特定行业中,机器学习模型是如何被集成到现有的 IT 架构中的,而不是仅仅停留在学术研究的“理想模型”层面。这种对工程落地细节的关注,是区分普通教材和优秀实战指南的核心标准。

评分

这本书的封面设计非常专业,色彩搭配沉稳大气,一下子就给人一种严谨、深入的感觉。我特别喜欢它在视觉上传达出的那种“干货满满”的气质,没有花哨的图案,就是那种教科书式的排版,这对于想系统学习机器学习,尤其是准备将理论应用于实际工作场景的读者来说,无疑是极大的吸引力。从目录上看,它似乎不仅仅停留在基础概念的讲解,而是非常注重实践路径的构建,这一点从书名中“詳解與企業應用”就能窥见一斑。我一直觉得很多入门书籍在理论介绍后就戛然而止,留给读者的常常是“知道怎么做”和“实际会做”之间的鸿沟。这本书如果真的能做到在理论深度和企业实战之间搭建起一座坚实的桥梁,那么它对得起它在书架上占据的空间。我期待它能提供一些在真实业务场景中可能遇到的数据清洗、特征工程的“脏活累活”的处理思路,而不是仅仅停留在鸢尾花数据集这种“完美”数据上的演示。一个好的工具书,其价值不仅仅在于知识的传递,更在于它能成为你解决实际问题时的第一参考手册。从我的初步印象来看,这本书的定位是清晰且极具野心的,它似乎想成为一本从入门到企业级应用的“一站式”指南,这种雄心壮志在目前的市场上是值得称赞的。

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这本书的配图和图表质量也给我留下了深刻的印象。在涉及高维空间、决策边界或者特征重要性排序等抽象概念时,视觉化的辅助工具是不可或缺的。我注意到它使用的图表往往不是那种随手截取的库默认输出,而是经过精心设计和标注的定制化图形。例如,当解释不同核函数在支持向量机(SVM)中的作用时,作者可能使用了一系列直观的二维或三维动态图来展示数据点是如何被超平面有效分隔的。这种高质量的视觉辅助,极大地帮助我快速理解那些难以仅凭文字描述来把握的数学空间概念。而且,图表的配色方案也相当专业,确保了关键信息能够一目了然地被捕捉到,避免了信息过载。对于一个注重细节的读者来说,这些看似微小的排版和图示上的投入,恰恰反映了作者对内容质量的最高要求,它表明这本书的制作标准是面向专业出版物而非快速成型的网络教程的。这使得本书在作为案头工具书时,具备了很高的耐读性和查阅效率。

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