(十七)如何学习统计学基础知识(学习路线)

(一) 数据科学统计学习路线图

本文为学习统计学并将其应用于数据科学提供了清晰、结构化的路径。

1）从描述性统计开始

首先学习描述性统计的基础知识，包括平均值、中位数、众数和标准差等指标，以及直方图、条形图和散点图等图表。这将为理解更高级的主题奠定基础。

2）学习概率

概率是统计学的重要组成部分，了解概率可以帮助您理解更复杂的概念。掌握概率分布的基本知识，包括正态分布、二项分布和泊松分布。

3）学习推论统计

学习描述统计和概率后，继续学习推论统计。从假设检验开始，包括 t 检验和方差分析，然后学习回归分析，包括简单线性回归和多元回归。

4）学习高级主题

接下来，探索统计学中的高级主题，包括机器学习、贝叶斯统计和时间序列分析。

5）使用真实数据进行练习

为了更深入地了解统计数据，使用真实数据进行练习非常重要。你可以在网上找到公开可用的数据集。

6）保持最新状态

统计学是一个快速发展的领域，了解最新技术和发展非常重要。你可以通过参加会议、阅读学术期刊和参与在线论坛来做到这一点。

(二) 概率论

概率论为做出预测和理解与这些预测相关的不确定性提供了框架。以下是与数据科学相关的一些重要概率概念：

1）随机变量

随机变量是可以随机取不同值的变量。在数据科学中，它用于模拟事件的不确定结果。随机变量有两种类型：离散变量和连续变量。

2）概率分布

概率分布是描述随机变量所有可能结果的概率的函数。概率分布有多种类型，包括正态分布、泊松分布和伯努利分布。

3）贝叶斯定理

贝叶斯定理是概率论中的一个基本概念，它描述了如何根据新证据更新我们对假设的信念。在数据科学中，它用于更新对模型参数的信念，根据新数据进行预测，并了解与这些预测相关的不确定性。

4）条件概率

条件概率是假设另一事件发生时某事件发生的概率。在数据科学的背景下，它用于对变量之间的关系进行建模，根据新数据进行预测，并了解与这些预测相关的不确定性。

5）最大似然估计（MLE）

MLE 用于估计统计模型的参数，如回归模型、分类模型和其他统计模型。

6）假设检验

假设检验是一种基于样本数据检验总体参数主张的统计方法。它用于检验模型参数主张、比较模型和验证预测。

这些只是与数据科学相关的一些重要概率概念。 更好地理解它们的最佳方法是深入研究它们并练习将它们应用于现实世界的数据。

(三) 集合论

集合论是数理逻辑的一个分支，为数学、计算机科学和数据科学中的许多概念提供了基础。以下是一些重要的概念：

1）集合

集合是一组称为元素的对象的集合，这些元素被视为单个实体。它可以是有限的，也可以是无限的，并且可以包含任何类型的元素，包括数字、字符串和其他集合。

2）集合运算

集合运算（例如并集、交集和补集）用于组合或操作集合。它们用于操作数据，例如根据某些标准组合或排除观察结果。

3）维恩图

维恩图是集合及其关系的图形表示。它们用于直观地表示数据关系并帮助识别模式或趋势。

4）笛卡尔积

两个集合的笛卡尔积是所有有序对 (a, b) 的集合，其中 a 是其中一个集合的元素，b 是另一个集合的元素。在数据科学中，笛卡尔积用于通过组合来自多个来源的数据来创建新的数据集。

5）幂集

集合的幂集是该集合的所有子集的集合，包括空集和集合本身。它用于生成所有可能的数据组合，并用于组合优化问题。

6）分区

集合的分区是将集合划分为不相交的子集，这些子集共同构成集合。它用于将数据划分为子集以供进一步分析，例如创建分层样本以进行假设检验。

(四) 描述性统计

统计学有两个主要分支：描述统计学和推断统计学。描述统计学涉及总结和描述数据，而推断统计学涉及根据数据进行预测和得出结论。在数据科学中，这两个分支都很重要。

描述性统计提供了一种总结和描述大型复杂数据集的方法。它在以下方面发挥着关键作用：

1）数据探索

描述性统计提供了一种快速简便的方法来探索和总结大型数据集。例如，平均值、中位数和众数等指标提供了可用于描述数据集集中趋势的汇总统计数据。此外，直方图、箱线图和散点图等图表可以直观地表示数据，可用于识别数据中的模式和关系。

2）数据清理

描述性统计数据还可用于识别异常值、缺失值和其他需要在进行进一步分析之前解决的数据问题。通过使用最小值、最大值和四分位数等指标，数据科学家可以快速识别超出正常范围的数据点并采取适当的措施。

3）数据呈现

描述性统计是一种以清晰简洁的方式呈现数据的强大工具。通过使用平均值和标准差等指标来汇总数据，数据科学家可以以其他人容易理解的方式传达复杂的数据。直方图、条形图和折线图等图表也可用于以引人入胜且易于理解的方式直观地表示数据。

4）数据分析

描述性统计为更高级的数据分析方法提供了基础。例如，相关性和协方差可用于识别变量之间的关系。同时，假设检验可用于根据样本数据对总体进行推断。

(五) 推断性统计

推断性统计提供了一种基于样本数据对总体进行概括的方法。它是进行假设检验、模型构建、估计和决策的强大工具。

1）假设检验

推论统计学提供了基于样本数据检验有关总体假设的方法。例如，假设检验可用于确定两组的平均值之间是否存在显著差异，或者两个变量之间是否存在关系。

2）模型构建

推论统计学提供了构建模型的方法，可用于根据样本数据对总体进行预测或推断。例如，对因变量和一个或多个自变量之间的关系进行建模。同时，决策树和随机森林等机器学习算法可用于根据大型复杂数据集进行预测。

3）估计

推论统计能够根据样本数据估计总体参数。例如，置信区间可用于估计可能包含真实总体参数的数值范围，而点估计则提供总体参数的单一数值估计。

4）决策

推论统计还提供了基于样本数据做出明智决策的工具。例如，统计显著性检验可用于确定变量之间的关系是真实的还是偶然的，而成本效益分析可用于根据预期成本和收益确定最佳决策。

 

统计学是数据科学的重要组成部分，掌握基础知识至关重要。学习统计学的方法有很多，包括在线课程、处理真实数据和探索 EDA。请记住，学习统计学需要时间和练习，但只要有奉献精神以及正确的资源和支持，你就能成为一名成功的数据科学家。