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看完懂算法的你

发布时间:2023-08-23 20:16:29

⑴ 机器学习新手必看十大算法

机器学习新手必看十大算法
本文介绍了机器学习新手需要了解的 10 大算法,包括线性回归、Logistic 回归、朴素贝叶斯、K 近邻算法等。
在机器学习中,有一种叫做“没有免费的午餐”的定理。简而言之,它指出没有任何一种算法对所有问题都有效,在监督学习(即预测建模)中尤其如此。
例如,你不能说神经网络总是比决策树好,反之亦然。有很多因素在起作用,例如数据集的大小和结构。
因此,你应该针对具体问题尝试多种不同算法,并留出一个数据“测试集”来评估性能、选出优胜者。
当然,你尝试的算法必须适合你的问题,也就是选择正确的机器学习任务。打个比方,如果你需要打扫房子,你可能会用吸尘器、扫帚或拖把,但是你不会拿出铲子开始挖土。
大原则
不过也有一个普遍原则,即所有监督机器学习算法预测建模的基础。
机器学习算法被描述为学习一个目标函数 f,该函数将输入变量 X 最好地映射到输出变量 Y:Y = f(X)
这是一个普遍的学习任务,我们可以根据输入变量 X 的新样本对 Y 进行预测。我们不知道函数 f 的样子或形式。如果我们知道的话,我们将会直接使用它,不需要用机器学习算法从数据中学习。
最常见的机器学习算法是学习映射 Y = f(X) 来预测新 X 的 Y。这叫做预测建模或预测分析,我们的目标是尽可能作出最准确的预测。
对于想了解机器学习基础知识的新手,本文将概述数据科学家使用的 top 10 机器学习算法。
1. 线性回归
线性回归可能是统计学和机器学习中最知名和最易理解的算法之一。
预测建模主要关注最小化模型误差或者尽可能作出最准确的预测,以可解释性为代价。我们将借用、重用包括统计学在内的很多不同领域的算法,并将其用于这些目的。
线性回归的表示是一个方程,它通过找到输入变量的特定权重(称为系数 B),来描述一条最适合表示输入变量 x 与输出变量 y 关系的直线。
线性回归
例如:y = B0 + B1 * x
我们将根据输入 x 预测 y,线性回归学习算法的目标是找到系数 B0 和 B1 的值。
可以使用不同的技术从数据中学习线性回归模型,例如用于普通最小二乘法和梯度下降优化的线性代数解。
线性回归已经存在了 200 多年,并得到了广泛研究。使用这种技术的一些经验是尽可能去除非常相似(相关)的变量,并去除噪音。这是一种快速、简单的技术,可以首先尝试一下。
2. Logistic 回归
Logistic 回归是机器学习从统计学中借鉴的另一种技术。它是解决二分类问题的首选方法。
Logistic 回归与线性回归相似,目标都是找到每个输入变量的权重,即系数值。与线性回归不同的是,Logistic 回归对输出的预测使用被称为 logistic 函数的非线性函数进行变换。
logistic 函数看起来像一个大的 S,并且可以将任何值转换到 0 到 1 的区间内。这非常实用,因为我们可以规定 logistic 函数的输出值是 0 和 1(例如,输入小于 0.5 则输出为 1)并预测类别值。
Logistic 回归
由于模型的学习方式,Logistic 回归的预测也可以作为给定数据实例(属于类别 0 或 1)的概率。这对于需要为预测提供更多依据的问题很有用。
像线性回归一样,Logistic 回归在删除与输出变量无关的属性以及非常相似(相关)的属性时效果更好。它是一个快速的学习模型,并且对于二分类问题非常有效。
3. 线性判别分析(LDA)
Logistic 回归是一种分类算法,传统上,它仅限于只有两类的分类问题。如果你有两个以上的类别,那么线性判别分析是首选的线性分类技术。
LDA 的表示非常简单直接。它由数据的统计属性构成,对每个类别进行计算。单个输入变量的 LDA 包括:
每个类别的平均值;
所有类别的方差。
线性判别分析
进行预测的方法是计算每个类别的判别值并对具备最大值的类别进行预测。该技术假设数据呈高斯分布(钟形曲线),因此最好预先从数据中删除异常值。这是处理分类预测建模问题的一种简单而强大的方法。
4. 分类与回归树
决策树是预测建模机器学习的一种重要算法。
决策树模型的表示是一个二叉树。这是算法和数据结构中的二叉树,没什么特别的。每个节点代表一个单独的输入变量 x 和该变量上的一个分割点(假设变量是数字)。
决策树
决策树的叶节点包含一个用于预测的输出变量 y。通过遍历该树的分割点,直到到达一个叶节点并输出该节点的类别值就可以作出预测。
决策树学习速度和预测速度都很快。它们还可以解决大量问题,并且不需要对数据做特别准备。
5. 朴素贝叶斯
朴素贝叶斯是一个简单但是很强大的预测建模算法。
该模型由两种概率组成,这两种概率都可以直接从训练数据中计算出来:1)每个类别的概率;2)给定每个 x 的值,每个类别的条件概率。一旦计算出来,概率模型可用于使用贝叶斯定理对新数据进行预测。当你的数据是实值时,通常假设一个高斯分布(钟形曲线),这样你可以简单的估计这些概率。
贝叶斯定理
朴素贝叶斯之所以是朴素的,是因为它假设每个输入变量是独立的。这是一个强大的假设,真实的数据并非如此,但是,该技术在大量复杂问题上非常有用。
6. K 近邻算法
KNN 算法非常简单且有效。KNN 的模型表示是整个训练数据集。是不是很简单?
KNN 算法在整个训练集中搜索 K 个最相似实例(近邻)并汇总这 K 个实例的输出变量,以预测新数据点。对于回归问题,这可能是平均输出变量,对于分类问题,这可能是众数(或最常见的)类别值。
诀窍在于如何确定数据实例间的相似性。如果属性的度量单位相同(例如都是用英寸表示),那么最简单的技术是使用欧几里得距离,你可以根据每个输入变量之间的差值直接计算出来其数值。
K 近邻算法
KNN 需要大量内存或空间来存储所有数据,但是只有在需要预测时才执行计算(或学习)。你还可以随时更新和管理训练实例,以保持预测的准确性。
距离或紧密性的概念可能在非常高的维度(很多输入变量)中会瓦解,这对算法在你的问题上的性能产生负面影响。这被称为维数灾难。因此你最好只使用那些与预测输出变量最相关的输入变量。
7. 学习向量量化
K 近邻算法的一个缺点是你需要遍历整个训练数据集。学习向量量化算法(简称 LVQ)是一种人工神经网络算法,它允许你选择训练实例的数量,并精确地学习这些实例应该是什么样的。
学习向量量化
LVQ 的表示是码本向量的集合。这些是在开始时随机选择的,并逐渐调整以在学习算法的多次迭代中最好地总结训练数据集。在学习之后,码本向量可用于预测(类似 K 近邻算法)。最相似的近邻(最佳匹配的码本向量)通过计算每个码本向量和新数据实例之间的距离找到。然后返回最佳匹配单元的类别值或(回归中的实际值)作为预测。如果你重新调整数据,使其具有相同的范围(比如 0 到 1 之间),就可以获得最佳结果。
如果你发现 KNN 在你的数据集上达到很好的结果,请尝试用 LVQ 减少存储整个训练数据集的内存要求。
8. 支持向量机(SVM)
支持向量机可能是最受欢迎和最广泛讨论的机器学习算法之一。
超平面是分割输入变量空间的一条线。在 SVM 中,选择一条可以最好地根据输入变量类别(类别 0 或类别 1)对输入变量空间进行分割的超平面。在二维中,你可以将其视为一条线,我们假设所有的输入点都可以被这条线完全的分开。SVM 学习算法找到了可以让超平面对类别进行最佳分割的系数。
支持向量机
超平面和最近的数据点之间的距离被称为间隔。分开两个类别的最好的或最理想的超平面具备最大间隔。只有这些点与定义超平面和构建分类器有关。这些点被称为支持向量,它们支持或定义了超平面。实际上,优化算法用于寻找最大化间隔的系数的值。
SVM 可能是最强大的立即可用的分类器之一,值得一试。
9. Bagging 和随机森林
随机森林是最流行和最强大的机器学习算法之一。它是 Bootstrap Aggregation(又称 bagging)集成机器学习算法的一种。
bootstrap 是从数据样本中估算数量的一种强大的统计方法。例如平均数。你从数据中抽取大量样本,计算平均值,然后平均所有的平均值以便更好的估计真实的平均值。
bagging 使用相同的方法,但是它估计整个统计模型,最常见的是决策树。在训练数据中抽取多个样本,然后对每个数据样本建模。当你需要对新数据进行预测时,每个模型都进行预测,并将所有的预测值平均以便更好的估计真实的输出值。
随机森林
随机森林是对这种方法的一种调整,在随机森林的方法中决策树被创建以便于通过引入随机性来进行次优分割,而不是选择最佳分割点。
因此,针对每个数据样本创建的模型将会与其他方式得到的有所不同,不过虽然方法独特且不同,它们仍然是准确的。结合它们的预测可以更好的估计真实的输出值。
如果你用方差较高的算法(如决策树)得到了很好的结果,那么通常可以通过 bagging 该算法来获得更好的结果。
10. Boosting 和 AdaBoost
Boosting 是一种集成技术,它试图集成一些弱分类器来创建一个强分类器。这通过从训练数据中构建一个模型,然后创建第二个模型来尝试纠正第一个模型的错误来完成。一直添加模型直到能够完美预测训练集,或添加的模型数量已经达到最大数量。
AdaBoost 是第一个为二分类开发的真正成功的 boosting 算法。这是理解 boosting 的最佳起点。现代 boosting 方法建立在 AdaBoost 之上,最显着的是随机梯度提升。
AdaBoost
AdaBoost与短决策树一起使用。在第一个决策树创建之后,利用每个训练实例上树的性能来衡量下一个决策树应该对每个训练实例付出多少注意力。难以预测的训练数据被分配更多权重,而容易预测的数据分配的权重较少。依次创建模型,每个模型在训练实例上更新权重,影响序列中下一个决策树的学习。在所有决策树建立之后,对新数据进行预测,并且通过每个决策树在训练数据上的精确度评估其性能。
因为在纠正算法错误上投入了太多注意力,所以具备已删除异常值的干净数据非常重要。
总结
初学者在面对各种机器学习算法时经常问:“我应该用哪个算法?”这个问题的答案取决于很多因素,包括:(1)数据的大小、质量和特性;(2)可用的计算时间;(3)任务的紧迫性;(4)你想用这些数据做什么。
即使是经验丰富的数据科学家在尝试不同的算法之前,也无法分辨哪种算法会表现最好。虽然还有很多其他的机器学习算法,但本篇文章中讨论的是最受欢迎的算法。如果你是机器学习的新手,这将是一个很好的学习起点。

⑵ 谈谈你对算法的理解

算法可以帮助我们解决生活中很多很多的小问题,可以说算法在我们平时生活中都存在。

程序员都应该精通的六种算法,你会了吗

对于一名优秀的程序员来说,面对一个项目的需求的时候,一定会在脑海里浮现出最适合解决这个问题的方法是什么,选对了算法,就会起到事半功倍的效果,反之,则可能会使程序运行效率低下,还容易出bug。因此,熟悉掌握常用的算法,是对于一个优秀程序员最基本的要求。


那么,常用的算法都有哪些呢?一般来讲,在我们日常工作中涉及到的算法,通常分为以下几个类型:分治、贪心、迭代、枚举、回溯、动态规划。下面我们来一一介绍这几种算法。


一、分治算法


分治算法,顾名思义,是将一个难以直接解决的大问题,分割成一些规模较小的相同问题,以便各个击破,分而治之。


分治算法一般分为三个部分:分解问题、解决问题、合并解。

分治算法适用于那些问题的规模缩小到一定程度就可以解决、并且各子问题之间相互独立,求出来的解可以合并为该问题的解的情况。


典型例子比如求解一个无序数组中的最大值,即可以采用分治算法,示例如下:


def pidAndConquer(arr,leftIndex,rightIndex):

if(rightIndex==leftIndex+1 || rightIndex==leftIndex){

return Math.max(arr[leftIndex],arr[rightIndex]);

}

int mid=(leftIndex+rightIndex)/2;

int leftMax=pidAndConquer(arr,leftIndex,mid);

int rightMax=pidAndConquer(arr,mid,rightIndex);

return Math.max(leftMax,rightMax);


二、贪心算法


贪心算法是指在对问题求解时,总是做出在当前看来是最好的选择。也就是说,不从整体最优上加以考虑,他所做出的仅是在某种意义上的局部最优解。


贪心算法的基本思路是把问题分成若干个子问题,然后对每个子问题求解,得到子问题的局部最优解,最后再把子问题的最优解合并成原问题的一个解。这里要注意一点就是贪心算法得到的不一定是全局最优解。这一缺陷导致了贪心算法的适用范围较少,更大的用途在于平衡算法效率和最终结果应用,类似于:反正就走这么多步,肯定给你一个值,至于是不是最优的,那我就管不了了。就好像去菜市场买几样菜,可以经过反复比价之后再买,或者是看到有卖的不管三七二十一先买了,总之最终结果是菜能买回来,但搞不好多花了几块钱。


典型例子比如部分背包问题:有n个物体,第i个物体的重量为Wi,价值为Vi,在总重量不超过C的情况下让总价值尽量高。每一个物体可以只取走一部分,价值和重量按比例计算。

贪心策略就是,每次都先拿性价比高的,判断不超过C。


三、迭代算法


迭代法也称辗转法,是一种不断用变量的旧值递推新值的过程。迭代算法是用计算机解决问题的一种基本方法,它利用计算机运算速度快、适合做重复性操作的特点,让计算机对一组指令(或一定步骤)进行重复执行,在每次执行这组指令(或这些步骤)时,都从变量的原值推出它的一个新值。最终得到问题的结果。


迭代算法适用于那些每步输入参数变量一定,前值可以作为下一步输入参数的问题。


典型例子比如说,用迭代算法计算斐波那契数列。


四、枚举算法


枚举算法是我们在日常中使用到的最多的一个算法,它的核心思想就是:枚举所有的可能。枚举法的本质就是从所有候选答案中去搜索正确地解。

枚举算法适用于候选答案数量一定的情况。


典型例子包括鸡钱问题,有公鸡5,母鸡3,三小鸡1,求m钱n鸡的所有可能解。可以采用一个三重循环将所有情况枚举出来。代码如下:



五、回溯算法


回溯算法是一个类似枚举的搜索尝试过程,主要是在搜索尝试过程中寻找问题的解,当发现已不满足求解条件时,就“回溯”返回,尝试别的路径。

许多复杂的,规模较大的问题都可以使用回溯法,有“通用解题方法”的美称。


典型例子是8皇后算法。在8 8格的国际象棋上摆放八个皇后,使其不能互相攻击,即任意两个皇后都不能处于同一行、同一列或同一斜线上,问一共有多少种摆法。


回溯法是求解皇后问题最经典的方法。算法的思想在于如果一个皇后选定了位置,那么下一个皇后的位置便被限制住了,下一个皇后需要一直找直到找到安全位置,如果没有找到,那么便要回溯到上一个皇后,那么上一个皇后的位置就要改变,这样一直递归直到所有的情况都被举出。


六、动态规划算法


动态规划过程是:每次决策依赖于当前状态,又随即引起状态的转移。一个决策序列就是在变化的状态中产生出来的,所以,这种多阶段最优化决策解决问题的过程就称为动态规划。


动态规划算法适用于当某阶段状态给定以后,在这阶段以后的过程的发展不受这段以前各段状态的影响,即无后效性的问题。


典型例子比如说背包问题,给定背包容量及物品重量和价值,要求背包装的物品价值最大。


⑷ 为什么有人说弄懂了《算法导论》的90%,就超越了90%的程序员

其实计算机程序底层核心就是各种数学算法,剩下就是怎么用代码去实现数学,世界上有名的计算机程序大牛几乎都跟数学权威方面的专家有关。

从另一个角度回答,因为就算看懂百分百,也很难超越另外的百分之十

很多程序员没读过算法导论

其实不管是对于在校生来说还是已经工作的程序员,一般很少都会接触算法。

学生的话也只有计算机相关专业的开设了数据结构和算法相关课程的才需要用到,但如果只是对付期末考试的话也没啥难度。

但是如果在大学期间接触到算法竞赛就不一样了,需要花费比较多的精力。

的确在工资上任何公司都是10%的算法大佬拿的工资比其他90%的业务开发程序员或者其他的程序员都要高,不过就凭只懂《算法导论》这本书的话还是不太行的,算法离不开业务的。就算超越也是超越那10%的算法工程师里的90%,如果能达到这个境界别说BAT了,微软谷歌都是可以考虑的。

说这个话在我看来他可能是想卖课,卖完再慢慢告诉你,“学到90%也没有那么容易”,或者“在刷我这套题这件事上超越90%的程序员 并不等于收入上超越90%的程序员”。

你多去拼多多参加几个活动,在文字 游戏 和预期管理上你应该就懂了;要是还不懂,大概你也不是那么适合做这一行以及算法导论。

公式:弄懂+一本名着+百分比+超越+百分比+你的群体。

例句:

弄懂sicp的67.9%,你就超越了95%的程序员。

弄懂本草纲目的72%,你就超越了93.7%的中医。

弄懂冰箱说明书的83%,你就超越了99.9%的冰箱使用者(这也许是最真实的,虽然冰箱说明书不是名着……)

至于为什么这么说……个人觉得就是对xx东西的一种崇拜,很大程度上是人云亦云。

算法导论是本不会动的书,不同人读效果不一样的。不要神化某一本书,参差多态乃幸福本源。不看算法导论你也可以会算法,你也可以会数据结构,你也可以进大厂。没有算法导论的时候也依然有研究算法的科学家。你能通过他学会知识很好,但你觉得它晦涩,搞不懂,没有c的代码让你学的不舒服,那就不看他。

人生中见书,书中见人生。读书有时候不一定是为了学东西,可能更多的是一种享受。就像你没学看过csapp之前,通过各种课程,学了零零碎碎的知识。忽然有一天你看了csapp,你觉得好过瘾啊,好爽啊。你觉得你学习的第一天就看csapp能有这种效果吗?

好书不会变少只会变多,更何况帮到你的也未必需要是好书。也许一本书只是很普通的书,不严谨,还都是大白话,但未必就帮不到你。

学东西莫要搞崇拜。很多程序员学习的时候都不是通过算法导论这本书学的,可他们依然很杰出。

程序员来回答一下:

1.《算法导论》这本书理论来说90%程序员也没弄懂,所以你弄懂了就超过了90%。

2.其实程序员是一个大的行业,IT也是一个大的行业,门外人看着都是一群写程序的,修电脑的,更有人认为是装电脑系统的,你被别人交过去装过系统吗?

3.程序员架构上来说,嵌入式 协议栈 应用 网络 服务器 工具 系统 等等等!

4.有一些行业是不需要看算法导论的,更有一些转行过来的,应该更不太了解算法导论。

这本书在美国的大学被称为clrs, 是标准的本科高年级和研究生入门的算法课课本。优点是比较全面的讲解了常用和基本的算法,习题质量不错。问题是动态规划讲的不好,篇幅原因一些近代的算法没有概括。总的来说是本不错的算法入门教科书。

算法是计算机科学的核心。计算理论偏数学,编译原理和操作系统偏硬件,真正计算机科学的核心就是算法。无论做研究还是搞工程,都是必不可少的。

程序是给人看的,不是给机器。写给机器的程序谁都可以写出来,但不是每个程序员都能写出别人看懂的东西

程序是什么,程序就是数据结构和算法,弄懂了超90%的程序员不是很正常嘛

看懂2%就超过了80%,没必要看那么多

因为这本书翻译的很枯燥、也很理解,这种情况下你还理解了90%,说明你有耐心,有恒心,耐得住寂寞。我相信不只是做程序员,做其它行业也会很优秀。

⑸ 请问看完看懂《算法导论》这本书的话月薪可以达到三千五吗

如果你能用任何语言实现一遍,应该基本的编程能力就有咯。如果在大一点的城市,肯定能达到咯。不过如果只是业务开发,最好找点项目来开发开发。如果要做算法,这个应该还不够。

⑹ 如何才算精通算法和数据结构

  1. 精通是你自己认为自己比大部分人都强了,你要知道别人在做什么,你都会了,你还有自己的经验和独到之处,就算是精通了
    看看微软的面试题吧,问个简单问题,如何检测一个链表有环?

    给你一个算法,你能否看出它是否足够优化,是否知道它的时间空间复杂度,给你一个实际问题,比如存储的价格和计算的价格,你能否给出最省钱的方案?
    常用的算法,你是否能直接就写出来,比如让你排序你能不能直接就写出4-5种方案,说出每种的复杂度?

⑺ 懂算法的人应该知道怎么做人生选择

每年一到要找工作的时候,我就能收到很多人给我发来的邮件,总是问我怎么选择他们的offer,去腾讯还是去豆瓣,去外企还是去国内的企业,去创业还是去考研,来北京还是回老家,该不该去创新工场?该不该去thoughtworks?……等等,等等。今年从7月份到现在,我收到并回复了60多封这样的邮件。我更多帮他们整理思路,帮他们明白自己最想要的是什么。

我深深地发现,对于我国这样从小被父母和老师安排各种事情长大的人,当有一天,父母和老师都跟不上的时候,我们几乎完全不知道怎么去做选择。

几个例子

当我们在面对各种对选择的影响因子的时候,如:城市,公司规模,公司性质,薪水,项目,户口,技术,方向,眼界…… 你总会发现,你会在几个公司中纠结一些东西,举几个例子:

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