Python数据分析要学什么数学

发布网友 发布时间：2022-04-20 14:30

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热心网友 时间：2022-04-07 13:42

因为不知道所学的数学知识到底有什么用。对于IT公司的研发人员来说，他们在进入大数据相关岗位前，总是觉得要先学点数学，但是茫茫的数学世界，哪里才是数据技术的尽头？一谈到数据技术，很多人首先想到的是数学，大概是因为数字在数学体系中稳固的位置吧，这也是理所当然的。本文对数据技术的数学基础这个问题进行一些探讨。（推荐学习：Python视频教程）
我们知道数学的三大分支，即代数、几何与分析，每个分支随着研究的发展延伸出来很多小分支。在这个数学体系中，与大数据技术有密切关系的数学基础主要有以下几类。（关于这些数学方法在大数据技术中的应用参见《互联网大数据处理技术与应用》一书， 2017，清华大学出版社）
（1）概率论与数理统计
这部分与大数据技术开发的关系非常密切，条件概率、独立性等基本概念、随机变量及其分布、*随机变量及其分布、方差分析及回归分析、随机过程（特别是Markov）、参数估计、Bayes理论等在大数据建模、挖掘中就很重要。大数据具有天然的高维特征，在高维空间中进行数据模型的设计分析就需要一定的*随机变量及其分布方面的基础。Bayes定理更是分类器构建的基础之一。除了这些这些基础知识外，条件随机场CRF、隐Markov模型、n-gram等在大数据分析中可用于对词汇、文本的分析，可以用于构建预测分类模型。
当然以概率论为基础的信息论在大数据分析中也有一定作用，比如信息增益、互信息等用于特征分析的方法都是信息论里面的概念。
（2）线性代数
这部分的数学知识与数据技术开发的关系也很密切，矩阵、转置、秩 分块矩阵、向量、正交矩阵、向量空间、特征值与特征向量等在大数据建模、分析中也是常用的技术手段。
在互联网大数据中，许多应用场景的分析对象都可以抽象成为矩阵表示，大量Web页面及其关系、微博用户及其关系、文本集中文本与词汇的关系等等都可以用矩阵表示。比如对于Web页面及其关系用矩阵表示时，矩阵元素就代表了页面a与另一个页面b的关系，这种关系可以是指向关系，1表示a和b之间有超链接，0表示a,b之间没有超链接。著名的PageRank算法就是基于这种矩阵进行页面重要性的量化，并证明其收敛性。
以矩阵为基础的各种运算，如矩阵分解则是分析对象特征提取的途径，因为矩阵代表了某种变换或映射，因此分解后得到的矩阵就代表了分析对象在新空间中的一些新特征。所以，奇异值分解SVD、PCA、NMF、MF等在大数据分析中的应用是很广泛的。
（3）最优化方法
模型学习训练是很多分析挖掘模型用于求解参数的途径，基本问题是：给定一个函数f:A→R，寻找一个元素a0∈A，使得对于所有A中的a，f(a0)≤f(a)（最小化）；或者f(a0)≥f(a)（最大化）。优化方法取决于函数的形式，从目前看，最优化方法通常是基于微分、导数的方法，例如梯度下降、爬山法、最小二乘法、共轭分布法等。
（4）离散数学
离散数学的重要性就不言而喻了，它是所有计算机科学分支的基础，自然也是数据技术的重要基础。这里就不展开了。
最后，需要提的是，很多人认为自己数学不好，数据技术开发应用也做不好，其实不然。要想清楚自己在大数据开发应用中充当什么角色。参考以下的大数据技术研究应用的切入点，上述数学知识主要体现在数据挖掘与模型层上，这些数学知识和方法就需要掌握了。
当然其他层次上，使用这些数学方法对于改进算法也是非常有意义的，例如在数据获取层，可以利用概率模型估计爬虫采集页面的价值，从而能做出更好的判断。在大数据计算与存储层，利用矩阵分块计算实现并行计算。
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