1. 大数据的新算法:简化数据分类
大数据的新算法:简化数据分类
如今,大数据时代悄然来临。专家用“大数据”的表达描述大量信息,比如数十亿人在计算机、智能手机以及其他电子设备上分享的照片、音频、文本等数据。当前这种模式为我们的未来展现了前所未有的愿景:比如追踪流感疫情蔓延,实时监控道路交通,处理紧急自然灾害等。对人们而言,想要利用这些庞大的数据,首先必须要了解它们,而在此之前我们需要一种快捷有效自动的方式对数据进行分类。
其中一种最为常用的系统,是一系列称之为簇分析的统计技术,这种技术能依据数据的“相似性”进行数据分组。来自意大利国际高等研究院(SISSA)的两位研究者基于简单且强大的原理设计了一种簇分析方法,被证明可以非常有效地解决一些大数据分析中遇到的主要典型问题。
数据集合可以视为多维空间的云数据点。这些点呈现不同分配方式:或稀疏地分布在一个区域,或密集地分布在另外一个区域。簇分析就是用来有效地鉴别密集型区域,基于基本的准则将数据分为一定数量的重要子集合,每个子集合对应一种分类。
“以一个面部图像数据库为例,”SISSA统计与生物物理系教授Alessandro Laio说,“数据库可能包含同一个人的多张照片,簇分析可以用来归类同一人的所有照片。这种类型的分析可用自动脸部识别系统来完成。”
“我们试着设计一种较现有方法更为有效的算法,来解决簇分析中典型的问题。”Laio继续补充说。
“我们的方法基于一种新的鉴定簇中心,比如子集合,”另一位研究者Alex Rodriguez解释道,“试想这样的情形,在无法访问地图中,却不得不鉴定全球所有的城市时,这无疑是一个艰巨的任务。”Rodriguez进一步解释道,“因此我们在做一种探索式的识别,尝试寻找一条简单的规则或是一种捷径来达成目标。”
“为了确定一个地方是否达到城市级别规模,我们可以让当地居民计数自己的‘邻居’,换句话说,他房子的100米内住了多少人。一旦得到这个数字,我们继续去确认每一个居民,他们身边最近的拥有最多邻居数的居民。借助这两组数据结果交叉的部分,就可以推断每个人所在居住区域人口的稠密程度,以及拥有邻居数最多的两家间距。就全球人口而言,通过自动交叉检测这些数据,我们能识别代表簇状中心的个体,这些个体就是不同的城市。” Laio解释道。
“我们的算法能够精确地完成此类计算,也适用于其他场景,”Rodriguez进一步补充说,此算法表现相当优异。Rodriguez对此有着深刻理解:“借用面部数据档案Olivetti Face数据库,我们测试了自己的数学模型,并获得了满意的结果。此系统能够正确地识别大部分个体,从不产生假阳性结果,这意味着在某些情况下,它可能无法识别事物,但绝不会混淆一个个体与另一个个体。与类似的方法相比,我们的算法能够有效地剔除异类,要知道这些异类的数据点与其他数据存在较大差异是会损毁分析结果的。”
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2. 跪求一对大数据量浮点数的快速排序算法啊。。急用!
因为不知道你的数据从哪里来,是从文本还是手动输入...所以只提供个思路:
先动态建立个链表,用来存浮点数的整数部分,链表的每个单元下挂一个小的链表(其实只是理解上的小,实际和前面的链表是一样的,下挂的链表定义为浮点型的);这里你需要先定义结构体,含有一个整型数据和整型指针,指针存储下挂的链表地址,下挂链表用于存储浮点数的小数部分,然后用该结构体生成数组。这样所有数据读取进来后,都是按整数部分划分存储在一个链表下面,比如2.0034和2.412都是存储在数据为2的链表下面,3.323和3.12124都是存储在数据为3的链表下面。然后再对各个链表进行冒泡法排序或者是随意一个你觉得可以的排序。
如果说整数部分相同但小数部分不同的数据很多很多,可以再往下细分。
希望能对你有所帮助!
3. 大数据挖掘的算法有哪些
数据挖掘本质还是机器学习算法
具体可以参见《数据挖掘十大常见算法》
常用的就是:SVM,决策树,朴素贝叶斯,逻辑斯蒂回归等
主要解决分类和回归问题
4. 大数据常用的各种算法
我们经常谈到的所谓的 数据挖掘 是通过大量的数据集进行排序,自动化识别趋势和模式并且建立相关性的过程。那现在市面的数据公司都是通过各种各样的途径来收集海量的信息,这些信息来自于网站、公司应用、社交媒体、移动设备和不断增长的物联网。
比如我们现在每天都在使用的搜索引擎。在自然语言处理领域,有一种非常流行的算法模型,叫做词袋模型,即把一段文字看成一袋水果,这个模型就是要算出这袋水果里,有几个苹果、几个香蕉和几个梨。搜索引擎会把这些数字记下来,如果你想要苹果,它就会把有苹果的这些袋子给你。
当我们在网上买东西或是看电影时,网站会推荐一些可能符合我们偏好的商品或是电影,这个推荐有时候还挺准。事实上,这背后的算法,是在数你喜欢的电影和其他人喜欢的电影有多少个是一样的,如果你们同时喜欢的电影超过一定个数,就把其他人喜欢、但你还没看过的电影推荐给你。 搜索引擎和推荐系统 在实际生产环境中还要做很多额外的工作,但是从本质上来说,它们都是在数数。
当数据量比较小的时候,可以通过人工查阅数据。而到了大数据时代,几百TB甚至上PB的数据在分析师或者老板的报告中,就只是几个数字结论而已。 在数数的过程中,数据中存在的信息也随之被丢弃,留下的那几个数字所能代表的信息价值,不抵其真实价值之万一。 过去十年,许多公司花了大价钱,用上了物联网和云计算,收集了大量的数据,但是到头来却发现得到的收益并没有想象中那么多。
所以说我们现在正处于“ 数字化一切 ”的时代。人们的所有行为,都将以某种数字化手段转换成数据并保存下来。每到新年,各大网站、App就会给用户推送上一年的回顾报告,比如支付宝会告诉用户在过去一年里花了多少钱、在淘宝上买了多少东西、去什么地方吃过饭、花费金额超过了百分之多少的小伙伴;航旅纵横会告诉用户去年做了多少次飞机、总飞行里程是多少、去的最多的城市是哪里;同样的,最后让用户知道他的行程超过了多少小伙伴。 这些报告看起来非常酷炫,又冠以“大数据”之名,让用户以为是多么了不起的技术。
实际上,企业对于数据的使用和分析,并不比我们每年收到的年度报告更复杂。已经有30多年历史的商业智能,看起来非常酷炫,其本质依然是数数,并把数出来的结果画成图给管理者看。只是在不同的行业、场景下,同样的数字和图表会有不同的名字。即使是最近几年炙手可热的大数据处理技术,也不过是可以数更多的数,并且数的更快一些而已。
在大数据处理过程中会用到那些算法呢?
1、A* 搜索算法——图形搜索算法,从给定起点到给定终点计算出路径。其中使用了一种启发式的估算,为每个节点估算通过该节点的较佳路径,并以之为各个地点排定次序。算法以得到的次序访问这些节点。因此,A*搜索算法是较佳优先搜索的范例。
2、集束搜索(又名定向搜索,Beam Search)——较佳优先搜索算法的优化。使用启发式函数评估它检查的每个节点的能力。不过,集束搜索只能在每个深度中发现最前面的m个最符合条件的节点,m是固定数字——集束的宽度。
3、二分查找(Binary Search)——在线性数组中找特定值的算法,每个步骤去掉一半不符合要求的数据。
4、分支界定算法(Branch and Bound)——在多种最优化问题中寻找特定最优化解决方案的算法,特别是针对离散、组合的最优化。
5、Buchberger算法——一种数学算法,可将其视为针对单变量较大公约数求解的欧几里得算法和线性系统中高斯消元法的泛化。
6、数据压缩——采取特定编码方案,使用更少的字节数(或是其他信息承载单元)对信息编码的过程,又叫来源编码。
7、Diffie-Hellman密钥交换算法——一种加密协议,允许双方在事先不了解对方的情况下,在不安全的通信信道中,共同建立共享密钥。该密钥以后可与一个对称密码一起,加密后续通讯。
8、Dijkstra算法——针对没有负值权重边的有向图,计算其中的单一起点最短算法。
9、离散微分算法(Discrete differentiation)。
10、动态规划算法(Dynamic Programming)——展示互相覆盖的子问题和最优子架构算法
11、欧几里得算法(Euclidean algorithm)——计算两个整数的较大公约数。最古老的算法之一,出现在公元前300前欧几里得的《几何原本》。
12、期望-较大算法(Expectation-maximization algorithm,又名EM-Training)——在统计计算中,期望-较大算法在概率模型中寻找可能性较大的参数估算值,其中模型依赖于未发现的潜在变量。EM在两个步骤中交替计算,第一步是计算期望,利用对隐藏变量的现有估计值,计算其较大可能估计值;第二步是较大化,较大化在第一步上求得的较大可能值来计算参数的值。
13、快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)——计算离散的傅里叶变换(DFT)及其反转。该算法应用范围很广,从数字信号处理到解决偏微分方程,到快速计算大整数乘积。
14、梯度下降(Gradient descent)——一种数学上的最优化算法。
15、哈希算法(Hashing)。
16、堆排序(Heaps)。
17、Karatsuba乘法——需要完成上千位整数的乘法的系统中使用,比如计算机代数系统和大数程序库,如果使用长乘法,速度太慢。该算法发现于1962年。
18、LLL算法(Lenstra-Lenstra-Lovasz lattice rection)——以格规约(lattice)基数为输入,输出短正交向量基数。LLL算法在以下公共密钥加密方法中有大量使用:背包加密系统(knapsack)、有特定设置的RSA加密等等。
19、较大流量算法(Maximum flow)——该算法试图从一个流量网络中找到较大的流。它优势被定义为找到这样一个流的值。较大流问题可以看作更复杂的网络流问题的特定情况。较大流与网络中的界面有关,这就是较大流-最小截定理(Max-flow min-cut theorem)。Ford-Fulkerson 能找到一个流网络中的较大流。
20、合并排序(Merge Sort)。
21、牛顿法(Newton's method)——求非线性方程(组)零点的一种重要的迭代法。
22、Q-learning学习算法——这是一种通过学习动作值函数(action-value function)完成的强化学习算法,函数采取在给定状态的给定动作,并计算出期望的效用价值,在此后遵循固定的策略。Q-leanring的优势是,在不需要环境模型的情况下,可以对比可采纳行动的期望效用。
23、两次筛法(Quadratic Sieve)——现代整数因子分解算法,在实践中,是目前已知第二快的此类算法(仅次于数域筛法Number Field Sieve)。对于110位以下的十位整数,它仍是最快的,而且都认为它比数域筛法更简单。
24、RANSAC——是“RANdom SAmple Consensus”的缩写。该算法根据一系列观察得到的数据,数据中包含异常值,估算一个数学模型的参数值。其基本假设是:数据包含非异化值,也就是能够通过某些模型参数解释的值,异化值就是那些不符合模型的数据点。
25、RSA——公钥加密算法。较早的适用于以签名作为加密的算法。RSA在电商行业中仍大规模使用,大家也相信它有足够安全长度的公钥。
26、Schönhage-Strassen算法——在数学中,Schönhage-Strassen算法是用来完成大整数的乘法的快速渐近算法。其算法复杂度为:O(N log(N) log(log(N))),该算法使用了傅里叶变换。
27、单纯型算法(Simplex Algorithm)——在数学的优化理论中,单纯型算法是常用的技术,用来找到线性规划问题的数值解。线性规划问题包括在一组实变量上的一系列线性不等式组,以及一个等待较大化(或最小化)的固定线性函数。
28、奇异值分解(Singular value decomposition,简称SVD)——在线性代数中,SVD是重要的实数或复数矩阵的分解方法,在信号处理和统计中有多种应用,比如计算矩阵的伪逆矩阵(以求解最小二乘法问题)、解决超定线性系统(overdetermined linear systems)、矩阵逼近、数值天气预报等等。
29、求解线性方程组(Solving a system of linear equations)——线性方程组是数学中最古老的问题,它们有很多应用,比如在数字信号处理、线性规划中的估算和预测、数值分析中的非线性问题逼近等等。求解线性方程组,可以使用高斯—约当消去法(Gauss-Jordan elimination),或是柯列斯基分解( Cholesky decomposition)。
30、Strukturtensor算法——应用于模式识别领域,为所有像素找出一种计算方法,看看该像素是否处于同质区域( homogenous region),看看它是否属于边缘,还是是一个顶点。
31、合并查找算法(Union-find)——给定一组元素,该算法常常用来把这些元素分为多个分离的、彼此不重合的组。不相交集(disjoint-set)的数据结构可以跟踪这样的切分方法。合并查找算法可以在此种数据结构上完成两个有用的操作:
查找:判断某特定元素属于哪个组。
合并:联合或合并两个组为一个组。
32、维特比算法(Viterbi algorithm)——寻找隐藏状态最有可能序列的动态规划算法,这种序列被称为维特比路径,其结果是一系列可以观察到的事件,特别是在隐藏的Markov模型中。
5. 大数据自上而下提升统计和算法的效率
大数据自上而下提升统计和算法的效率
我们在去开发这些计算体系时,不管是软件、计算,其实都是在谈大数据分析的概念性,什么时候出现问题,我们如何达到高准确度,这只是这个问题的开始。其实作为一个计算科学家,我们经常会遇到很多的问题,有些是统计学方面的问题,但是我们没有联合统计学家一起考虑和解决这些问题。
比如说这个结果的一致性,那么还有引导程序的理论,那么就像常规的引导程序一样,都会达到一些限值,从上至下的计算,统计学的利弊权衡,什么意思呢?我们对数据计算的理解,也就是说更多的数据需要更多的计算,更多的计算能力。我们如何来做?到底是并行处理?还是子样抽取等等。你给我更多的数据,我会更高兴,因为我能够获得更高的准确度,我的错误会更小,我会以更低的成本获得更正确的答案。对于统计学家来说这是好的,但是对于做计算的来说这个不大好,因为我们将这样思考这个问题。也就是说给我一些数据,那么我们有一个新的观念,叫做控制的算法弱化,比如说我的数据量不够,我可以快速的处理它。数据太多,我的处理速度会慢下来。从计算角度来说,控制的算法能够让我更快速的处理数据,也就是算法的弱化。统计学的角度来说,能够处理更多的数据,获得更好的统计学上的答案性能提高。尽管计算的预算成本不变,但是我们能够处理更多的数据,以更快的速度,我们付出的代价就是算法的弱化。
那么,这个坐标你们不经常看,横轴指我们取样的数量,纵轴代表的是运行时间。我们看一下到底有多少的错误。我们现在就要思考固定风险。比如说在我们错误率是0.01,这个座标的区域,对于统计学家来说,如果要固定风险的话,那么必须有一定数量的样品,才能够获得这样的结果。所以,这是一个叫做典型的预计理论,大家都非常了解。同样对于在计算机科学方面,我们有所谓的负载均衡的概念,不管你有多少个样本,但是你一定要有足够的运营时间,否则的话,你是无法解决这个问题的,这是非常明确的一点。
所以,我们看一下实际的算法。有一定的运行时间,有固定的风险,在右边使用的所有算法,把算法弱化,我们就可以处理更多的数据。下面我来谈一下,这就是我们所说的问题降噪,所谓降噪就是在数据方面有一些属于制造噪音的数据。我们如何做降噪?首先,我们假设可能的答案是X这样的一个分样,然后用高准确度覆盖它,所以这是一个推理预估的过程。比如说我要找到X的值,它和Y是非常相似的,这是一个自然的预估。现在X是一个非常复杂的值,我无法做,所以我要做一个凸形的值域,我要做定性,同时可以获得最优点,我需要把它放在一个可行的规模大小之内,那么也就是任何一个固定风险都是基于X的。左边是风险,我需要它的一半,这里存在复杂性,如果想知道更多的复杂性,你们可以看一些所谓理论处理方面的文献,你们可以读一下,来做这样均衡的曲线。
我们看一下相关的内容,如果你要达到一定的风险,你必须要有一定的取样点。这是一个C,也许这个C也是计算方面很难算出来的,所以我们需要做C子集的,把这个子集进行弱化,这样我们就可以更好的计算了。我们可以做分层的层级,我们称为池域,并且根据计算的复杂度进行排序的。同时,还有统计学的复杂性,然后进行一个权衡。你们可以从数学计算出这个曲线。在这里举个例子,比如说X,刚才已经有人介绍过子集是什么意思,然后你们可以定运行时间,还有取样的复杂性,然后可以算出答案。你们看一下简单的C,复杂的C,然后你们看一下运行的时间是在下降,复杂性是一个恒值,这样你的算法更简单,可以用于大数据,既不会不会增加风险,也可以在举证方面更加简化。如果是一个信号的图值,你的运行时间由PQ值决定,你们还有一个域值的话,我们会有一个恒定的取样,大家可以同时按照“列”计算,获得我们预期的准确度,而运行时间不变,大家可以自己看这些公式。
那么,这种分析我希望大家能够记住的是和这种理论计算科学,重点就是能够把准确度放到一个水平。因为我们要去关心有关质量方面、统计学方面的风险,计算科学方面的算法能够帮助我们解决比较大的问题,就是大数据带来的大问题。同时,我们还有很多的数据理论可以适用,我们不要从统计学简单的角度来考虑,而是从计算的角度考虑。
也许你们还要去学一些统计学方面的基本理论,当然如果你们是学统计学的话,你们也要参加计算机科学的课程。对于两门都学的人,你们应该把这两个学科放到一起思考,不是统计学家只考虑统计学,计算机科学家只考虑计算机方面,我们需要解决统计学方面的风险。因此,我们可以更好的处理十万个采样点,都不会遇到问题。
6. 需要掌握哪些大数据算法
不仅仅是选中的十大算法,其实参加评选的18种算法,实际上随便拿出一种来都可以称得上是经典算法,它们在数据挖掘领域都产生了极为深远的影响。
1.C4.5
C4.5算法是机器学习算法中的一种分类决策树算法,其核心算法是ID3算法.C4.5算法继承了ID3算法的优点,并在以下几方面对ID3算法进行了改进:
1)用信息增益率来选择属性,克服了用信息增益选择属性时偏向选择取值多的属性的不足;
2)在树构造过程中进行剪枝;
3)能够完成对连续属性的离散化处理;
4)能够对不完整数据进行处理。
C4.5算法有如下优点:产生的分类规则易于理解,准确率较高。其缺点是:在构造树的过程中,需要对数据集进行多次的顺序扫描和排序,因而导致算法的低效。
2.Thek-meansalgorithm即K-Means算法
k-meansalgorithm算法是一个聚类算法,把n的对象根据他们的属性分为k个分割,k 3.Supportvectormachines
支持向量机,英文为SupportVectorMachine,简称SV机(论文中一般简称SVM)。它是一种监督式学习的方法,它广泛的应用于统计分类以及回归分析中。支持向量机将向量映射到一个更高维的空间里,在这个空间里建立有一个最大间隔超平面。在分开数据的超平面的两边建有两个互相平行的超平面。分隔超平面使两个平行超平面的距离最大化。假定平行超平面间的距离或差距越大,分类器的总误差越小。一个极好的指南是C.J.CBurges的《模式识别支持向量机指南》。vanderWalt和Barnard将支持向量机和其他分类器进行了比较。
4.TheApriorialgorithm
Apriori算法是一种最有影响的挖掘布尔关联规则频繁项集的算法。其核心是基于两阶段频集思想的递推算法。该关联规则在分类上属于单维、单层、布尔关联规则。在这里,所有支持度大于最小支持度的项集称为频繁项集,简称频集。
5.最大期望(EM)算法
在统计计算中,最大期望(EM,Expectation–Maximization)算法是在概率(probabilistic)模型中寻找参数最大似然估计的算法,其中概率模型依赖于无法观测的隐藏变量(LatentVariabl)。最大期望经常用在机器学习和计算机视觉的数据集聚(DataClustering)领域。
6.PageRank
PageRank是Google算法的重要内容。2001年9月被授予美国专利,专利人是Google创始人之一拉里·佩奇(LarryPage)。因此,PageRank里的page不是指网页,而是指佩奇,即这个等级方法是以佩奇来命名的。
PageRank根据网站的外部链接和内部链接的数量和质量俩衡量网站的价值。PageRank背后的概念是,每个到页面的链接都是对该页面的一次投票,被链接的越多,就意味着被其他网站投票越多。这个就是所谓的“链接流行度”——衡量多少人愿意将他们的网站和你的网站挂钩。PageRank这个概念引自学术中一篇论文的被引述的频度——即被别人引述的次数越多,一般判断这篇论文的权威性就越高。
7.AdaBoost
Adaboost是一种迭代算法,其核心思想是针对同一个训练集训练不同的分类器(弱分类器),然后把这些弱分类器集合起来,构成一个更强的最终分类器(强分类器)。其算法本身是通过改变数据分布来实现的,它根据每次训练集之中每个样本的分类是否正确,以及上次的总体分类的准确率,来确定每个样本的权值。将修改过权值的新数据集送给下层分类器进行训练,最后将每次训练得到的分类器最后融合起来,作为最后的决策分类器。
8.kNN:k-nearestneighborclassification
K最近邻(k-NearestNeighbor,KNN)分类算法,是一个理论上比较成熟的方法,也是最简单的机器学习算法之一。该方法的思路是:如果一个样本在特征空间中的k个最相似(即特征空间中最邻近)的样本中的大多数属于某一个类别,则该样本也属于这个类别。
9.NaiveBayes
在众多的分类模型中,应用最为广泛的两种分类模型是决策树模型(DecisionTreeModel)和朴素贝叶斯模型(NaiveBayesianModel,NBC)。朴素贝叶斯模型发源于古典数学理论,有着坚实的数学基础,以及稳定的分类效率。同时,NBC模型所需估计的参数很少,对缺失数据不太敏感,算法也比较简单。理论上,NBC模型与其他分类方法相比具有最小的误差率。但是实际上并非总是如此,这是因为NBC模型假设属性之间相互独立,这个假设在实际应用中往往是不成立的,这给NBC模型的正确分类带来了一定影响。在属性个数比较多或者属性之间相关性较大时,NBC模型的分类效率比不上决策树模型。而在属性相关性较小时,NBC模型的性能最为良好。
10.CART:分类与回归树
CART,。在分类树下面有两个关键的思想。第一个是关于递归地划分自变量空间的想法;第二个想法是用验证数据进行剪枝。
7. 大数据技术有哪些
大数据技术,就是从各种类型的数据中快速获得有价值信息的技术。
大数据领域已经涌现出了大量新的技术,它们成为大数据采集、存储、处理和呈现的有力武器。
大数据处理关键技术一般包括:大数据采集、大数据预处理、大数据存储及管理、大数据分析及挖掘、大数据展现和应用(大数据检索、大数据可视化、大数据应用、大数据安全等)。
一、大数据采集技术
数据是指通过RFID射频数据、传感器数据、社交网络交互数据及移动互联网数据等方式获得的各种类型的结构化、半结构化(或称之为弱结构化)及非结构化的海量数据,是大数据知识服务模型的根本。
重点要突破分布式高速高可靠数据爬取或采集、高速数据全映像等大数据收集技术;突破高速数据解析、转换与装载等大数据整合技术;设计质量评估模型,开发数据质量技术。
互联网是个神奇的大网,大数据开发和软件定制也是一种模式,这里提供最详细的报价,如果你真的想做,可以来这里,这个手机的开始数字是一八七中间的是三儿
零最后的是一四二五零,按照顺序组合起来就可以找到,我想说的是,除非你想做或者了解这方面的内容,如果只是凑热闹的话,就不要来了。
大数据采集一般分为大数据智能感知层:主要包括数据传感体系、网络通信体系、传感适配体系、智能识别体系及软硬件资源接入系统,实现对结构化、半结构化、非结构化的海量数据的智能化识别、定位、跟踪、接入、传输、信号转换、监控、初步处理和管理等。
必须着重攻克针对大数据源的智能识别、感知、适配、传输、接入等技术。
基础支撑层:提供大数据服务平台所需的虚拟服务器,结构化、半结构化及非结构化数据的数据库及物联网络资源等基础支撑环境。
重点攻克分布式虚拟存储技术,大数据获取、存储、组织、分析和决策操作的可视化接口技术,大数据的网络传输与压缩技术,大数据隐私保护技术等。
二、大数据预处理技术
主要完成对已接收数据的辨析、抽取、清洗等操作。
1)抽取:因获取的数据可能具有多种结构和类型,数据抽取过程可以帮助我们将这些复杂的数据转化为单一的或者便于处理的构型,以达到快速分析处理的目的。
2)清洗:对于大数据,并不全是有价值的,有些数据并不是我们所关心的内容,而另一些数据则是完全错误的干扰项,因此要对数据通过过滤“去噪”从而提取出有效数据。
三、大数据存储及管理技术
大数据存储与管理要用存储器把采集到的数据存储起来,建立相应的数据库,并进行管理和调用。
重点解决复杂结构化、半结构化和非结构化大数据管理与处理技术。
主要解决大数据的可存储、可表示、可处理、可靠性及有效传输等几个关键问题。
开发可靠的分布式文件系统(DFS)、能效优化的存储、计算融入存储、大数据的去冗余及高效低成本的大数据存储技术;突破分布式非关系型大数据管理与处理技术,异构数据的数据融合技术,数据组织技术,研究大数据建模技术;突破大数据索引技术;突破大数据移动、备份、复制等技术;开发大数据可视化技术。
开发新型数据库技术,数据库分为关系型数据库、非关系型数据库以及数据库缓存系统。
其中,非关系型数据库主要指的是NoSQL数据库,分为:键值数据库、列存数据库、图存数据库以及文档数据库等类型。
关系型数据库包含了传统关系数据库系统以及NewSQL数据库。
开发大数据安全技术。
改进数据销毁、透明加解密、分布式访问控制、数据审计等技术;突破隐私保护和推理控制、数据真伪识别和取证、数据持有完整性验证等技术。
四、大数据分析及挖掘技术
大数据分析技术。
改进已有数据挖掘和机器学习技术;开发数据网络挖掘、特异群组挖掘、图挖掘等新型数据挖掘技术;突破基于对象的数据连接、相似性连接等大数据融合技术;突破用户兴趣分析、网络行为分析、情感语义分析等面向领域的大数据挖掘技术。
数据挖掘就是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中,提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识的过程。
数据挖掘涉及的技术方法很多,有多种分类法。
根据挖掘任务可分为分类或预测模型发现、数据总结、聚类、关联规则发现、序列模式发现、依赖关系或依赖模型发现、异常和趋势发现等等;根据挖掘对象可分为关系数据库、面向对象数据库、空间数据库、时态数据库、文本数据源、多媒体数据库、异质数据库、遗产数据库以及环球网Web;根据挖掘方法分,可粗分为:机器学习方法、统计方法、神经网络方法和数据库方法。
机器学习中,可细分为:归纳学习方法(决策树、规则归纳等)、基于范例学习、遗传算法等。
统计方法中,可细分为:回归分析(多元回归、自回归等)、判别分析(贝叶斯判别、费歇尔判别、非参数判别等)、聚类分析(系统聚类、动态聚类等)、探索性分析(主元分析法、相关分析法等)等。
神经网络方法中,可细分为:前向神经网络(BP算法等)、自组织神经网络(自组织特征映射、竞争学习等)等。
数据库方法主要是多维数据分析或OLAP方法,另外还有面向属性的归纳方法。
从挖掘任务和挖掘方法的角度,着重突破:
1.可视化分析。
数据可视化无论对于普通用户或是数据分析专家,都是最基本的功能。
数据图像化可以让数据自己说话,让用户直观的感受到结果。
2.数据挖掘算法。
图像化是将机器语言翻译给人看,而数据挖掘就是机器的母语。
分割、集群、孤立点分析还有各种各样五花八门的算法让我们精炼数据,挖掘价值。
这些算法一定要能够应付大数据的量,同时还具有很高的处理速度。
3.预测性分析。
预测性分析可以让分析师根据图像化分析和数据挖掘的结果做出一些前瞻性判断。
4.语义引擎。
语义引擎需要设计到有足够的人工智能以足以从数据中主动地提取信息。
语言处理技术包括机器翻译、情感分析、舆情分析、智能输入、问答系统等。
5.数据质量和数据管理。
数据质量与管理是管理的最佳实践,透过标准化流程和机器对数据进行处理可以确保获得一个预设质量的分析结果。
六、大数据展现与应用技术
大数据技术能够将隐藏于海量数据中的信息和知识挖掘出来,为人类的社会经济活动提供依据,从而提高各个领域的运行效率,大大提高整个社会经济的集约化程度。
在我国,大数据将重点应用于以下三大领域:商业智能、 *** 决策、公共服务。
例如:商业智能技术, *** 决策技术,电信数据信息处理与挖掘技术,电网数据信息处理与挖掘技术,气象信息分析技术,环境监测技术,警务云应用系统(道路监控、视频监控、网络监控、智能交通、反电信诈骗、指挥调度等公安信息系统),大规模基因序列分析比对技术,Web信息挖掘技术,多媒体数据并行化处理技术,影视制作渲染技术,其他各种行业的云计算和海量数据处理应用技术等。
8. 大数据最常用的算法有哪些
奥地利符号计算研究所(Research Institute for Symbolic Computation,简称RISC)的Christoph Koutschan博士在自己的页面上发布了一篇文章,提到他做了一个调查,参与者大多数是计算机科学家,他请这些科学家投票选出最重要的算法,以下是这次调查的结果,按照英文名称字母顺序排序。
大数据等最核心的关键技术:32个算法
1、A* 搜索算法——图形搜索算法,从给定起点到给定终点计算出路径。其中使用了一种启发式的估算,为每个节点估算通过该节点的最佳路径,并以之为各个地点排定次序。算法以得到的次序访问这些节点。因此,A*搜索算法是最佳优先搜索的范例。
2、集束搜索(又名定向搜索,Beam Search)——最佳优先搜索算法的优化。使用启发式函数评估它检查的每个节点的能力。不过,集束搜索只能在每个深度中发现最前面的m个最符合条件的节点,m是固定数字——集束的宽度。
3、二分查找(Binary Search)——在线性数组中找特定值的算法,每个步骤去掉一半不符合要求的数据。
4、分支界定算法(Branch and Bound)——在多种最优化问题中寻找特定最优化解决方案的算法,特别是针对离散、组合的最优化。
5、Buchberger算法——一种数学算法,可将其视为针对单变量最大公约数求解的欧几里得算法和线性系统中高斯消元法的泛化。
6、数据压缩——采取特定编码方案,使用更少的字节数(或是其他信息承载单元)对信息编码的过程,又叫来源编码。
7、Diffie-Hellman密钥交换算法——一种加密协议,允许双方在事先不了解对方的情况下,在不安全的通信信道中,共同建立共享密钥。该密钥以后可与一个对称密码一起,加密后续通讯。
8、Dijkstra算法——针对没有负值权重边的有向图,计算其中的单一起点最短算法。
9、离散微分算法(Discrete differentiation)。
10、动态规划算法(Dynamic Programming)——展示互相覆盖的子问题和最优子架构算法
11、欧几里得算法(Euclidean algorithm)——计算两个整数的最大公约数。最古老的算法之一,出现在公元前300前欧几里得的《几何原本》。
12、期望-最大算法(Expectation-maximization algorithm,又名EM-Training)——在统计计算中,期望-最大算法在概率模型中寻找可能性最大的参数估算值,其中模型依赖于未发现的潜在变量。EM在两个步骤中交替计算,第一步是计算期望,利用对隐藏变量的现有估计值,计算其最大可能估计值;第二步是最大化,最大化在第一步上求得的最大可能值来计算参数的值。
13、快速傅里叶变换(Fast Fourier transform,FFT)——计算离散的傅里叶变换(DFT)及其反转。该算法应用范围很广,从数字信号处理到解决偏微分方程,到快速计算大整数乘积。
14、梯度下降(Gradient descent)——一种数学上的最优化算法。
15、哈希算法(Hashing)。
16、堆排序(Heaps)。
17、Karatsuba乘法——需要完成上千位整数的乘法的系统中使用,比如计算机代数系统和大数程序库,如果使用长乘法,速度太慢。该算法发现于1962年。
18、LLL算法(Lenstra-Lenstra-Lovasz lattice rection)——以格规约(lattice)基数为输入,输出短正交向量基数。LLL算法在以下公共密钥加密方法中有大量使用:背包加密系统(knapsack)、有特定设置的RSA加密等等。
19、最大流量算法(Maximum flow)——该算法试图从一个流量网络中找到最大的流。它优势被定义为找到这样一个流的值。最大流问题可以看作更复杂的网络流问题的特定情况。最大流与网络中的界面有关,这就是最大流-最小截定理(Max-flow min-cut theorem)。Ford-Fulkerson 能找到一个流网络中的最大流。
20、合并排序(Merge Sort)。
21、牛顿法(Newton’s method)——求非线性方程(组)零点的一种重要的迭代法。
22、Q-learning学习算法——这是一种通过学习动作值函数(action-value function)完成的强化学习算法,函数采取在给定状态的给定动作,并计算出期望的效用价值,在此后遵循固定的策略。Q-leanring的优势是,在不需要环境模型的情况下,可以对比可采纳行动的期望效用。
23、两次筛法(Quadratic Sieve)——现代整数因子分解算法,在实践中,是目前已知第二快的此类算法(仅次于数域筛法Number Field Sieve)。对于110位以下的十位整数,它仍是最快的,而且都认为它比数域筛法更简单。
24、RANSAC——是“RANdom SAmple Consensus”的缩写。该算法根据一系列观察得到的数据,数据中包含异常值,估算一个数学模型的参数值。其基本假设是:数据包含非异化值,也就是能够通过某些模型参数解释的值,异化值就是那些不符合模型的数据点。
25、RSA——公钥加密算法。首个适用于以签名作为加密的算法。RSA在电商行业中仍大规模使用,大家也相信它有足够安全长度的公钥。
26、Sch?nhage-Strassen算法——在数学中,Sch?nhage-Strassen算法是用来完成大整数的乘法的快速渐近算法。其算法复杂度为:O(N log(N) log(log(N))),该算法使用了傅里叶变换。
27、单纯型算法(Simplex Algorithm)——在数学的优化理论中,单纯型算法是常用的技术,用来找到线性规划问题的数值解。线性规划问题包括在一组实变量上的一系列线性不等式组,以及一个等待最大化(或最小化)的固定线性函数。
28、奇异值分解(Singular value decomposition,简称SVD)——在线性代数中,SVD是重要的实数或复数矩阵的分解方法,在信号处理和统计中有多种应用,比如计算矩阵的伪逆矩阵(以求解最小二乘法问题)、解决超定线性系统(overdetermined linear systems)、矩阵逼近、数值天气预报等等。
29、求解线性方程组(Solving a system of linear equations)——线性方程组是数学中最古老的问题,它们有很多应用,比如在数字信号处理、线性规划中的估算和预测、数值分析中的非线性问题逼近等等。求解线性方程组,可以使用高斯—约当消去法(Gauss-Jordan elimination),或是柯列斯基分解( Cholesky decomposition)。
30、Strukturtensor算法——应用于模式识别领域,为所有像素找出一种计算方法,看看该像素是否处于同质区域( homogenous region),看看它是否属于边缘,还是是一个顶点。
31、合并查找算法(Union-find)——给定一组元素,该算法常常用来把这些元素分为多个分离的、彼此不重合的组。不相交集(disjoint-set)的数据结构可以跟踪这样的切分方法。合并查找算法可以在此种数据结构上完成两个有用的操作:
查找:判断某特定元素属于哪个组。
合并:联合或合并两个组为一个组。
32、维特比算法(Viterbi algorithm)——寻找隐藏状态最有可能序列的动态规划算法,这种序列被称为维特比路径,其结果是一系列可以观察到的事件,特别是在隐藏的Markov模型中。
以上就是Christoph博士对于最重要的算法的调查结果。你们熟悉哪些算法?又有哪些算法是你们经常使用的?