Machine Learning笔记整理 ------ （一）基本概念

机器学习的定义：假设用P来评估计算机程序在某任务类T上的性能，若一个程序通过利用经验E，使其在T中任务获得了性能改善，我们则说关于任务类T和P，该程序对经验E进行了学习（Mitchell, 1997）。

机器学习的研究内容：关于在计算机上从数据中产生模型的算法，即学习算法（learning algorithm）。

1.名词定义

数据集 (Data set)：数据的集合，其中每条数据都称为一条样本 (Sample)或示例 (Instance)。即：

　　　　　　　　　样本 (Sample) = 示例 (Instance)

　　　　　　　　　属性 (Attribute) = 特征 (Feature)

　　　　　　　　　属性空间 (Attribute space) = 样本空间 (Sample space) = 输入空间 (Input space)

E.g. 如图所示，若某数据集中的数据拥有三种属性，则可以看作是三维空间内对应坐标的点。而该坐标张成的空间即为属性空间。

即：数据集 D = {x₁, x₂, ......, x_m}， 其中，样本 x = {x₁₁, x₂₂, ......, x_1d}，d为该条数据的维数（属性或特征的个数），x_ij 则是第 i 条数据中第 j 条属性或特征的值。

学习 (Learning) / 训练 (Training)：从数据中学得模型的过程。

训练数据 (Training data)：训练过程中使用的数据，其中的每个样本称为一个训练样本。

训练集 (Training set)：训练样本所组成的集合。

标记 (Label)：关于样本结果的信息。

样例 (Example)：拥有标记的样本/示例即样例。即：

　　　　　　　　示例 (Instance) / 样本 (Sample) + 标记 (Label) = 样例 (Example)

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 (x_i, y_i)

测试 (Testing)：使用学得的模型进行预测的过程。

测试集 (Testing Set)：测试样本所组成的集合，应尽量与训练集互斥。

泛化 (Generalization)：学得的模型适用于新样本的能力。

独立同分布 (Independent and identically distributed, i.i.d)：假设样本空间中的全体样本服从一个未知的分布D，我们获得的每个样本都是独立地从这个分布上采样获得的，这也是统计机器学习算法的基本依据。

奥卡姆剃刀 (Occam's razor)：如果有多个假设与观察一致，则选取最简单的那个。

“没有免费的午餐”定理（No Free Lunch Theorem, NFL）：无论学习算法 Σ_a 多聪明，学习算法Σ_b多笨拙，它们的期望性能是相同的。

2. 分类、回归

根据预测任务中预测的值类型的不同：

根据是否拥有标记 (Label)：