--板块:数学与统计基础(基石)
这是数据科学的理论基石,决定了你理解模型的深度和解释结果的能力。
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统计学:这是数据科学的灵魂。
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描述性统计:均值、中位数、方差、标准差、百分位数等,用于快速描述数据特征。
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推断性统计:概率分布、假设检验、置信区间、p值,用于通过样本数据推断总体特征。
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贝叶斯统计:一种基于“概率是信念的度度”的统计学派,在机器学习中非常重要。
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相关性与回归:理解变量之间的关系。
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线性代数:机器学习模型的运行语言。
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数据通常以向量和矩阵的形式表示。你需要掌握:
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向量/矩阵运算、矩阵分解(如SVD、特征分解)、张量等概念。
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这是理解降维、推荐系统、自然语言处理等领域的必备知识。
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微积分:模型优化的核心。
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数据科学的核心是通过优化算法(如梯度下降)找到模型的--参数。
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你需要理解导数、偏导数、梯度的概念,这是所有模型训练的数学基础。
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第二板块:编程与计算机科学(工具)
这是你将理论付诸实践的武器库。
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编程语言:
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Python:当前数据科学领域的--主流。必须熟练掌握其数据科学生态库,如:
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NumPy:科学计算基础库,处理多维数组。 -
Pandas:数据操纵和分析的核心工具,提供DataFrame结构。 -
Scikit-learn:传统机器学习的宝库,包含大量分类、回归、聚类算法。 -
Matplotlib/Seaborn:数据可视化库。
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R:在统计学分析和学术研究中依然占有一席之地,尤其在可视化方面有独特优势。
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SQL:至关重要! 工作中80%的时间可能都在获取和清洗数据。你必须能熟练地从数据库中提取、聚合和转换数据。
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大数据技术:
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当数据量大到单机无法处理时,你需要学习分布式计算框架,如 Spark 和 Hadoop。
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软件工程基础:
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版本控制:Git 是团队协作和代码管理的标准。
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模型部署:了解如何将训练好的模型封装成API(如使用 Flask 或 FastAPI)并部署到生产环境。
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容器化技术:如 Docker,用于创建一致、可移植的运行环境。
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第三板块:机器学习与建模(核心)
这是数据科学家最核心的技能集,即如何让计算机从数据中学习。
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机器学习基础:
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监督学习:用于预测和分类。算法包括:线性回归、逻辑回归、决策树、随机森林、梯度提升机(如XGBoost, LightGBM)、支持向量机(SVM) 等。
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无监督学习:用于发现数据内在结构。算法包括:聚类(如K-Means)、降维(如PCA)、关联规则 等。
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模型评估与调优:如何评估模型好坏?掌握交叉验证、混淆矩阵、ROC-AUC曲线、超参数调优(如网格搜索) 等方法。
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高级机器学习领域(根据方向选择深入学习):
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深度学习:使用神经网络处理更复杂的问题。需要学习 TensorFlow 或 PyTorch 框架。应用领域包括:
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计算机视觉:图像分类、目标检测。
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自然语言处理:文本分类、情感分析、机器翻译。
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强化学习:用于决策制定,如AlphaGo、自动驾驶。
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推荐系统:电商、内容平台的核心技术。
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时间序列分析:用于股票预测、销量预报等。
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第四板块:数据处理与可视化(工作流)
这是数据科学项目的日常,占据了大部分工作时间。
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数据获取与清洗:
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从数据库、API、网页(爬虫)、日志文件等多种来源获取数据。
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处理缺失值、异常值、重复数据,进行数据格式转换等。这是最耗时但也是最关键的一步。
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数据探索与可视化:
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通过绘制图表(分布图、散点图、热力图等)来探索数据的分布、关系和模式,形成假设。
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将复杂的分析结果以清晰、直观的方式呈现给非技术人员,讲述数据背后的故事。
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领域知识:
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数据科学不是空中楼阁。在金融、医疗、电商、零售等行业,你必须了解该行业的业务逻辑、核心指标和关键问题,否则你的模型将无法产生实际价值。
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