数据科学实战：算法

Posted 2021-03-01 qiu-hua

1.前言

算法是完成分析任务所采纳或者遵循的一整套步骤和规则，它是计算机科学中一个基本概念，可视作计算机科学的基石。设计优雅高效的代码、准备和处理数据以至软件工程开发
均以算法为基础。

排序、查找、基于图的计算等问题都是算法能够解决的。然而，对于同一个问题，基于效率和计算时间的考虑，可以选出某个相对最优的算法。当算法要解决的数据分析问题涉及
海量数据，或者开发面向客户的产品时，基于效率选择最优的算法会变得尤为重要。高效的算法是准备和处理数据的基础，算法的执行可以是顺序的，也可以是并发的。就数
据科学来说，以下三类算法是必须了解的。

(1) 数据清理和预处理的算法。如排序、MapReduce、Pregel。

我们将这类算法称为数据工程

(2) 用于参数估计的最优化算法。比如 Stochastic Gradient Descent（随机梯度下降）、Newton’s Method（牛顿法）和 Least Squares
（最小二乘法）

(3) 机器学习算法。

1.2 机器学习算法

机器学习算法的应用主要有三个大舞台：预测、分类和聚类。

参数：

计学家认为模型中的参数必须在现实世界中是有意义的;

软件工程师或计算机科学家不会关注模型参数的意义。即便他们想要关注，也可能是只是为了提升模型的预测能力，而不是为了解释这些参数。
置信区间:

统计学中，置信区间和后验分布用来描述参数估计的不确定性。但是，有些机器学习算法，比如 k 均值算法（k-means）和 k 近邻算法（k-nearest neighbors），就不涉及置信
区间和参数估计的不确定性问题。

显式假设:

统计模型会对数据的生成过程和数据的分布做出一些明确的假设（称作显式假设），统计推断往往是建立在假设上的

一个数据科学家要能够在
统计学和计算机科学的思维方式之间找到一个平衡点，要取长补短。数据科学家的身上同
时流淌着统计学家和计算机科学家的血液，大可不必厚此薄彼。

2 三大基本算法