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正在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)科學(xué)的你希望快刀斬亂麻解決其中的一些問題嗎?那我們果斷要把目光投向Python。 

本文將介紹一些基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)科學(xué)庫(kù)，學(xué)會(huì)之后你也可以6到飛起。

核心庫(kù)

Python有三個(gè)核心數(shù)據(jù)科學(xué)庫(kù)，在此基礎(chǔ)上還創(chuàng)建了許多其他的庫(kù)。這三個(gè)核心數(shù)據(jù)科學(xué)庫(kù)分別為：

• Numpy
• Scipy
• Matplotlib

簡(jiǎn)單起見，可以把Numpy視為首選數(shù)組。Numpy數(shù)組在許多方面都與標(biāo)準(zhǔn)Python列表不同，但有幾點(diǎn)需要記住，那就是Numpy數(shù)組比標(biāo)準(zhǔn)Python列表運(yùn)算速度更快、所占空間更少、功能更多。但同時(shí)也需注意，這些數(shù)組的大小和類型是固定的，可以在創(chuàng)建數(shù)組時(shí)進(jìn)行定義。同時(shí)，它不像列表那樣可以無限添加新值。

Scipy在Numpy的基礎(chǔ)上，提供了許多優(yōu)化、統(tǒng)計(jì)和線性代數(shù)處理等功能。雖然Numpy也有類似的功能，但個(gè)人更喜歡Scipy的功能。想要計(jì)算相關(guān)系數(shù)或創(chuàng)建一些正態(tài)分布數(shù)據(jù)嗎?Scipy簡(jiǎn)直就是為你量身定制的。

和其他數(shù)據(jù)科學(xué)庫(kù)相比，Matplotlib可能略遜一籌，但它是Python中繪圖的核心庫(kù)。功能強(qiáng)大，可以在需要時(shí)進(jìn)行有效控制。

第二代庫(kù)

核心庫(kù)非常棒，也很常用。不過，還有三個(gè)基于核心庫(kù)的第二代庫(kù)，它們提供的功能更多，使用的代碼更少。

如果你一直在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)科學(xué)卻沒聽說過Scikit-learn，那我也無話可說。Scikit-learn是Python中的機(jī)器學(xué)習(xí)庫(kù)。它擁有強(qiáng)大的社區(qū)支持、歸檔功能和一個(gè)統(tǒng)一且容易使用的API。該庫(kù)專注于“核心”機(jī)器學(xué)習(xí)，包括結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的回歸、分類和聚類。但它并不能用于深度學(xué)習(xí)或貝葉斯機(jī)器學(xué)習(xí)等方面。

Pandas的創(chuàng)建是為了簡(jiǎn)化Python中的數(shù)據(jù)分析。Pandas讓加載結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、計(jì)算統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、切割數(shù)據(jù)變得非常容易。在數(shù)據(jù)挖掘和分析階段，它是一個(gè)不可或缺的工具。但個(gè)人不建議在數(shù)據(jù)生成階段使用Pandas，因?yàn)樗ǔo法很好地?cái)U(kuò)展到大型數(shù)據(jù)集。不過可以將Pandas代碼轉(zhuǎn)換為原始的Numpy數(shù)組，這可以顯著提高數(shù)據(jù)生產(chǎn)的速度。

盡管Matplotlib不是可視化最好看的，但是Seaborn 可以很容易創(chuàng)建出漂亮的可視化數(shù)據(jù)。Seaborn是基于Matplotlib創(chuàng)建的，因此仍然可以使用Matplotlib功能增加或編輯Seaborn圖表。它還使復(fù)雜圖表類型的創(chuàng)建變得更加容易。看看下面的圖片，可以找到一些靈感: 

深度學(xué)習(xí)

隨著深度學(xué)習(xí)的迅速發(fā)展，不說一說該領(lǐng)域中較好的Python包是不明智的。

本人是Pytorch的鐵桿粉絲。如果想在學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)科學(xué)庫(kù)的同時(shí)開始深度學(xué)習(xí)，從而讓很先進(jìn)的深度學(xué)習(xí)算法變得相對(duì)容易，那么Pytorch是不二之選。Pytorch正逐漸成為研究和實(shí)現(xiàn)大量功能的標(biāo)準(zhǔn)深度學(xué)習(xí)庫(kù)，使其在數(shù)據(jù)生成用例中愈加完善。這些實(shí)例也提供了許多很好的入門教程 。

個(gè)人看來，Keras 是第一個(gè)真正讓深度學(xué)習(xí)變得觸手可及的數(shù)據(jù)科學(xué)庫(kù)。你可以用10行非常容易閱讀和理解的代碼來創(chuàng)建并訓(xùn)練一個(gè)深度學(xué)習(xí)模型。但它的缺點(diǎn)是，高層次的抽象很難實(shí)現(xiàn)Keras當(dāng)前不支持的新研究(盡管他們正在該領(lǐng)域上不斷改進(jìn))。它同時(shí)還支持多個(gè)后端，即Tensorflow和CNTK。

Tensorflow 是由谷歌創(chuàng)建的，為深度學(xué)習(xí)的生產(chǎn)提供了很強(qiáng)大的支持。個(gè)人看來，最初版本的Tensorflow相當(dāng)笨拙，但是他們學(xué)到了很多東西，Tensorflow 2.0讓深度學(xué)習(xí)的門檻變得越來越低。當(dāng)Pytorch為深度學(xué)習(xí)提供更多的生產(chǎn)支持時(shí)，Tensorflow則大大提高了深度學(xué)習(xí)的可用性。

統(tǒng)計(jì)

我想以Python中的兩大統(tǒng)計(jì)模型庫(kù)結(jié)束全文。

如果你用過R，你可能會(huì)困惑為什么Scikit-learn沒有在計(jì)算回歸系數(shù)時(shí)給出p值。如果是這樣，你需要看一下statsmodels。個(gè)人看來，statsmodels對(duì)統(tǒng)計(jì)模型和測(cè)試提供了很好的支持，甚至還支持很多R語(yǔ)法。

概率編程和建模非常有趣。如果你不熟悉這個(gè)領(lǐng)域，可以查看黑客的貝葉斯方法，也可以使用PyMC3。PyMC3讓定義的概率模型變得非常直觀，并給許多先進(jìn)的模型提供許多支持。

飛起來

在我之前，無人相信Python中還有許多令人驚艷的數(shù)據(jù)科學(xué)庫(kù)。而本文的目的就是關(guān)注最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)科學(xué)庫(kù)。有了Python和這些出色的數(shù)據(jù)科學(xué)庫(kù)，你會(huì)對(duì)自己可以取得的成就驚嘆不已。我希望本文能夠成為你涉足數(shù)據(jù)科學(xué)的一個(gè)很好的起點(diǎn)，而這也僅是你即將發(fā)現(xiàn)所有令人驚艷的數(shù)據(jù)科學(xué)庫(kù)的開始。