机器学习--学习计划

3周机器学习速成计划

基于「28原则」，聚焦机器学习20%的核心概念，覆盖80%的常见应用场景。计划分为 理论学习 + 项目实战，每周学习后通过5个递进项目巩固知识。

📅 第1周：数据与监督学习基础

学习目标：掌握数据预处理、线性模型与分类任务的基础流程。
核心概念（20%关键内容）：

1. 数据预处理
   • 缺失值处理（均值填充、删除）
   • 特征缩放（标准化、归一化）
   • 分类变量编码（独热编码、标签编码）
2. 监督学习基础
   • 线性回归（原理、损失函数、梯度下降）
   • 逻辑回归（分类任务、Sigmoid函数）
3. 模型评估
   • 训练集/测试集划分
   • 准确率、均方误差（MSE）

学习资源：

• 工具库：pandas（数据处理）、scikit-learn（模型训练）
• 理论补充：Google机器学习速成课程

🚀 第1周项目（难度递增）

1. 房价预测（线性回归）

   • 目标：使用波士顿房价数据集，预测房屋价格。
   • 强化概念：数据清洗、特征缩放、线性回归实现。
   • 数据集：sklearn.datasets.load_boston()

2. 鸢尾花分类（逻辑回归）

   • 目标：根据花瓣/花萼尺寸分类鸢尾花品种。
   • 强化概念：分类任务、独热编码、混淆矩阵。
   • 数据集：sklearn.datasets.load_iris()

3. 糖尿病预测（特征工程）

   • 目标：处理缺失值，预测患者是否患糖尿病。
   • 强化概念：缺失值处理、特征相关性分析。
   • 数据集：Pima Indians Diabetes Dataset（Kaggle）

4. 手写数字识别（多分类）

   • 目标：识别MNIST数据集中的手写数字（0-9）。
   • 强化概念：多分类逻辑回归、One-vs-All策略。
   • 数据集：sklearn.datasets.load_digits()

5. 新闻分类（文本特征提取）

   • 目标：将新闻文本分类为体育、科技等类别。
   • 强化概念：TF-IDF向量化、稀疏矩阵处理。
   • 数据集：sklearn.datasets.fetch_20newsgroups()

📅 第2周：模型进阶与评估优化

学习目标：掌握树模型、模型调参与交叉验证，避免过拟合。
核心概念：

1. 决策树与集成学习
   • 决策树分裂准则（基尼系数、信息增益）
   • 随机森林、梯度提升树（GBDT）
2. 模型优化
   • 超参数调优（网格搜索、随机搜索）
   • 交叉验证（K-Fold）
3. 过拟合与正则化
   • L1/L2正则化（线性模型）
   • 树模型的剪枝策略

学习资源：

• 工具库：scikit-learn（随机森林、GridSearchCV）
• 理论动画：StatQuest决策树视频

🚀 第2周项目（难度递增）

1. 泰坦尼克生存预测（决策树）

   • 目标：预测乘客是否幸存，处理混合型特征（数值+分类）。
   • 强化概念：决策树可视化、特征重要性分析。
   • 数据集：Titanic Dataset（Kaggle）

2. 信用卡欺诈检测（类别不平衡）

   • 目标：检测欺诈交易，使用过采样（SMOTE）或欠采样。
   • 强化概念：精确率/召回率权衡、ROC曲线。
   • 数据集：Credit Card Fraud Detection（Kaggle）

3. 房价预测优化（随机森林）

   • 目标：对比线性回归与随机森林性能，优化超参数。
   • 强化概念：网格搜索（GridSearchCV）、MSE对比。

4. 用户流失预测（梯度提升树）

   • 目标：预测用户是否会流失，使用XGBoost或LightGBM。
   • 强化概念：Boosting原理、早停法（Early Stopping）。
   • 数据集：Telco Customer Churn（Kaggle）

5. 模型部署实战（Flask API）

   • 目标：将训练好的模型封装为API，实现实时预测。
   • 强化概念：模型序列化（Pickle）、RESTful API设计。

📅 第3周：无监督学习与神经网络入门

学习目标：理解聚类、降维与神经网络基础。
核心概念：

1. 无监督学习
   • K-Means聚类（肘部法确定K值）
   • PCA降维（主成分分析）
2. 神经网络基础
   • 感知机、全连接网络
   • 激活函数（ReLU、Sigmoid）
3. 深度学习工具
   • TensorFlow/Keras基础语法
   • 图像分类实战（CNN入门）

学习资源：

• 工具库：scikit-learn（K-Means）、TensorFlow
• 交互式学习：TensorFlow Playground

🚀 第3周项目（难度递增）

1. 客户分群（K-Means）

   • 目标：对电商用户进行分群，制定个性化营销策略。
   • 强化概念：聚类评估（轮廓系数）、特征标准化。
   • 数据集：Mall Customer Segmentation（Kaggle）

2. 新闻主题挖掘（PCA降维）

   • 目标：对新闻文本降维后可视化，发现潜在主题。
   • 强化概念：PCA原理、二维/三维投影。

3. 手写数字识别（全连接网络）

   • 目标：用Keras构建神经网络，替代逻辑回归模型。
   • 强化概念：损失函数（交叉熵）、优化器（Adam）。

4. 猫狗分类（CNN入门）

   • 目标：使用预训练的CNN模型（如VGG16）进行图像分类。
   • 强化概念：迁移学习、数据增强（ImageDataGenerator）。
   • 数据集：Dogs vs. Cats（Kaggle）

5. 异常检测（自编码器）

   • 目标：检测信用卡数据中的异常样本。
   • 强化概念：自编码器原理、重构误差阈值。

💡 学习建议

1. 每日代码：哪怕只写20分钟代码，保持手感。
2. 先跑通再优化：项目初期直接使用示例代码，理解后再修改。
3. 善用文档：遇到问题优先查阅scikit-learn或TensorFlow官方文档。
4. 加入社区：在Kaggle讨论区或Reddit的r/MachineLearning提问。

通过此计划，你将在3周内掌握机器学习的核心工作流，并具备独立解决实际问题的能力。最终目标不是记住所有算法，而是理解“数据-模型-评估”的闭环思维。