數據分析與可視化

本書主要針對數據科學、統計學、商學領域的教學，介紹基於Python軟件的數據可視化基礎知識、數據計算與交互式繪圖，機器學習中的可視化工具和技術，以及特定數據結構下的可視化技術，如金融數據結構、生物數據結構、網絡數據結構中的可視化展示，並配以豐富的案例，緊密結合常見的統計方法和機器學習方法。

本書配有大量實際案例和習題，涉及金融、經濟管理、醫療影像、健康大數據、地理數據等方面的知識，內容翔實，能讓授課教師充分備課，讓學生系統學習，極大地提升學生的動手能力，並與現實生活接軌，讓學生為勝任“全球信息化時代”的數據科學工作做好充分準備。此外，本書還配有PPT課件、教學大綱、教學進度表、部分源代碼和數據文件、課後習題答案等教學資源，用書老師可在人郵教育社區免費下載使用。

本書可作為高等院校數據科學、統計學、商學等相關專業的教材，也可供經管領域的技術人員學習使用，還可作為機器學習和人工智能等領域的研究人員的參考書。

冯兴东 博士，毕业于美国伊利诺伊大学香槟分校，上海财经大学统计与管理学院院长。研究领域为稳健方法、分位数回归、强化学习等，在国际重要统计学期刊以及人工智能大会上发表论文多篇。国际统计学会推选会员，国务院学位委员会第八届学科评议组成员，全国应用统计专业学位研究生教育指导委员会委员，全国工业统计学教学研究会副会长，中国数学会概率统计分会常务理事；国际统计学期刊Annals of Applied Statistics，Statistica Sinica以及国内统计学期刊《统计研究》编委。

刘鑫 博士，毕业于加拿大西安大略大学，上海财经大学应用统计专业硕士项目中心主任、讲席副教授、博士生导师。研究领域包括复杂数据建模、机器学习理论与应用、数据分析与可视化等，在国际重要统计学期刊以及人工智能大会上发表论文近二十篇。上海市浦江人才计划获得者，上海市特邀检察官助理，主持国家自然科学基金青年项目；任国际统计学期刊Annals of Applied Statistics，Journal of Multivariate Analysis，Statistica Sinica等匿名审稿人。

第 1章數據可視化概述1

1.1理解數據、信息和知識1

1.1.1數據和信息2

1.1.2知識2

1.2知識的提取流程3

1.2.1從數據中提取信息3

1.2.2從信息中提取知識4

1.3數據可視化與統計圖表4

1.4如何利用可視化幫助決策5

1.5總結5

本章習題6

第　2章數據可視化7

2.1利用數據可視化創造有趣的故事7

2.2可視化的一些實踐結果9

2.3Python中的可視化工具15

2.4交互式可視化和佈局17

2.5總結19

本章習題20

第3章常見Python　IDE　21

3.1Python　IDE21

3.1.1Python　3.x與Python 2.722

3.1.2不同類型的交互式工具22

3.1.3不同類型的Python　IDE24

3.2利用Anaconda進行可視化33

3.2.1繪制3D曲面圖33

3.2.2繪制方形樹狀圖35

3.3交互式可視化的庫39

3.3.1bokeh39

3.3.2VisPy39

3.4總結41

本章習題41

第4章數值計算與交互式繪圖43

4.1NumPy、SciPy和MKL函數43

4.1.1NumPy介紹44

4.1.2SciPy介紹49

4.1.3　MKL函數介紹55

4.2標量選擇、切片與索引55

4.2.1標量選擇55

4.2.2切片56

4.2.3數組索引57

4.3數據結構59

4.3.1堆棧59

4.3.2元組60

4.3.3集合61

4.3.4隊列62

4.3.5字典63

4.3.6矩陣表示的字典64

4.3.7字典樹69

4.4使用matplotlib進行可視化71

4.5總結78

本章習題79

第5章統計學與機器學習80

5.1分類方法81

5.1.1線性回歸模型實例82

5.1.2線性回歸模型84

5.1.3決策樹87

5.1.4貝葉斯定理91

5.1.5樸素貝葉斯分類器92

5.2KNN算法93

5.3邏輯回歸97

5.4支持向量機101

5.5主成分分析103

5.6k-means聚類107

5.7總結110

本章習題110

第6章金融和統計模型112

6.1回報率模型和確定性模型112

6.2隨機模型120

6.2.1蒙特卡羅模擬120

6.2.2投資組合估值136

6.2.3模擬模型139

6.2.4幾何布朗運動模擬139

6.2.5基於擴散的模擬142

6.3閾值模型145

6.4總結148

本章習題148

第7章圖結構數據和網絡模型150

7.1有向圖和多重圖150

7.1.1存儲圖數據151

7.1.2圖形展示153

7.2圖的聚集系數160

7.3社交網絡分析163

7.4可平面圖的檢驗165

7.5有向無環圖的檢驗167

7.6最大流169

7.7隨機塊模型170

7.8總結173

本章習題174

第8章高級可視化176

8.1文本數據可視化176

8.1.1利用TextBlob構造樸素貝葉斯分類器176

8.1.2利用詞雲瞭解電影影評181

8.2空間數據可視化183

8.3電腦模擬185

8.3.1Python隨機相關的程序包185

8.3.2SciPy中的隨機函數186

8.3.3模擬示例187

8.3.4信號處理190

8.3.5動畫193

8.4繪制交互圖194

8.5總結198

本章習題199

參考文獻200