《超高維數(shù)據(jù)分析》課程教學(xué)大綱

《超高維數(shù)據(jù)分析》教學(xué)大綱課程編號：121393B課程類型：□通識教育必修課□通識教育選修課□學(xué)科基礎(chǔ)課□專業(yè)核心課?專業(yè)提升課□專業(yè)拓展課總學(xué)時(shí)：48講課學(xué)時(shí)：32實(shí)驗(yàn)（上機(jī)）學(xué)時(shí)：16學(xué)分：3考試類型：□考試?考查適用對象：數(shù)據(jù)科學(xué)與大數(shù)據(jù)技術(shù)統(tǒng)計(jì)學(xué)專業(yè)□是?否適合作為其他專業(yè)學(xué)生的個(gè)性化選修課先修課程：應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)、大數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)基礎(chǔ)、大數(shù)據(jù)分析計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)一、教學(xué)目標(biāo)超高維數(shù)據(jù)分析課程是大數(shù)據(jù)分析方向碩士學(xué)生的專業(yè)課程。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠了解超高維數(shù)據(jù)的概念，掌握超高維數(shù)據(jù)的分類方法、聚類方法、變量選擇方法，理解這些方法的基本原理和思想，培養(yǎng)學(xué)生對超高維數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理的能力。目標(biāo)1：了解超高維數(shù)據(jù)的基本概念目標(biāo)2：掌握超高維數(shù)據(jù)的分類方法及基本思想目標(biāo)3：掌握超高維數(shù)據(jù)的聚類方法及基本思想目標(biāo)4：掌握超高維數(shù)據(jù)的變量選擇方法目標(biāo)5：培育有堅(jiān)定理想信念、深厚愛國主義情懷、高尚道德情操，具有扎實(shí)統(tǒng)計(jì)專業(yè)學(xué)識，堅(jiān)韌奮斗進(jìn)取品格的社會(huì)主義新青年。二、教學(xué)內(nèi)容及其與畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系本課程可對超高維數(shù)據(jù)的分類、聚類、以及變量選擇方法進(jìn)行詳細(xì)講解，對回歸分析中的貝葉斯變量選擇方法根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選講。對于較難理解的算法思想和較復(fù)雜的算法流程，可以人為構(gòu)造簡單的數(shù)據(jù)進(jìn)行舉例說明，對算法流程進(jìn)行分步演示。本課程采取教師理論講解和學(xué)生上機(jī)實(shí)踐操作相結(jié)合的方式進(jìn)行，力求通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握超高維數(shù)據(jù)分析的基本方法并能夠運(yùn)用這些方法進(jìn)行實(shí)際編程分析。在實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)中，教師提供具體數(shù)據(jù)，要求學(xué)生能夠利用所學(xué)的方法進(jìn)行編程，并能夠?qū)Τ绦蚪Y(jié)果進(jìn)行分析?，F(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域都會(huì)遇到超高維數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析問題，超高維數(shù)據(jù)是大數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析中常見的一種數(shù)據(jù)，掌握超高維數(shù)據(jù)的基本分析方法是對大數(shù)據(jù)分析方法碩士畢業(yè)生的基本要求。三、各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配以表格方式表現(xiàn)各章節(jié)的學(xué)時(shí)分配，表格如下：教學(xué)課時(shí)分配序號章節(jié)內(nèi)容講課實(shí)驗(yàn)其他合計(jì)1初識超高維數(shù)據(jù)2022超高維數(shù)據(jù)分類4483超高維數(shù)據(jù)聚類104144變量選擇84125回歸分析中的貝葉斯變量選擇8412合計(jì)321648四、教學(xué)內(nèi)容第一章初識超高維數(shù)據(jù)第一節(jié)超高維數(shù)據(jù)的基本概念第二節(jié)傳統(tǒng)降維方法簡介第三節(jié)超高維數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀第四節(jié)超高維數(shù)據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域舉例教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：在超高維數(shù)據(jù)分析中，傳統(tǒng)降維方法的局限性；對樣本量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于變量個(gè)數(shù)時(shí)形成維數(shù)災(zāi)難的理解。課程的考核要求：了解超高維數(shù)據(jù)的概念；理解傳統(tǒng)降維方法的局限性；了解維數(shù)災(zāi)難。課程思政切入點(diǎn)：數(shù)據(jù)降維的重要性，培養(yǎng)“求真務(wù)實(shí)”、“探求本質(zhì)”的品德。復(fù)習(xí)思考題：傳統(tǒng)降維方法主要有哪些？在超高維數(shù)據(jù)中，傳統(tǒng)降維方法是否適用？在哪些領(lǐng)域中常見超高維數(shù)據(jù)？第二章超高維數(shù)據(jù)分類第一節(jié)分類的基本概念第二節(jié)維數(shù)對分類的影響第三節(jié)基于距離的分類方法第四節(jié)基于損失的分類方法第五節(jié)實(shí)例分析教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：對基于距離的分類方法的理解和運(yùn)用；對基于損失的分類方法的理解和運(yùn)用。課程的考核要求：理解維數(shù)對分類的影響；掌握基于距離以及基于損失的分類方法；能夠運(yùn)用不同的分類方法對超高維數(shù)據(jù)進(jìn)行分類。課程思政切入點(diǎn)：對世界上的主要國家按照不同分類方法進(jìn)行分類，培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷。復(fù)習(xí)思考題：基于距離的分類方法有哪些？有何特點(diǎn)？基于損失的分類方法有哪些？有何特點(diǎn)？第三章超高維數(shù)據(jù)聚類第一節(jié)簡介第二節(jié)聚類與分類第三節(jié)子空間聚類第四節(jié)基于相似性度量的聚類第五節(jié)實(shí)例分析教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：對各種聚類算法思想的理解。課程的考核要求：理解各種聚類算法的基本思想；掌握各類聚類算法的基本步驟；能夠運(yùn)用不同的聚類算法對超高維數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類。課程思政切入點(diǎn)：對世界上的主要國家進(jìn)行聚類，培養(yǎng)學(xué)生愛國情懷。復(fù)習(xí)思考題：子空間聚類算法的基本思想？基于相似性度量的聚類算法的基本思想？第四章變量選擇第一節(jié)簡介第二節(jié)變量選擇的必要性第三節(jié)傳統(tǒng)的變量選擇方法第四節(jié)貝葉斯和隨機(jī)搜索第五節(jié)超高維數(shù)據(jù)的變量選擇方法教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：對傳統(tǒng)變量選擇方法局限性的理解；對超高維數(shù)據(jù)的變量選擇方法的理解與運(yùn)用。課程的考核要求：掌握超高維數(shù)據(jù)的變量選擇方法，能夠針對具體實(shí)例編寫程序進(jìn)行變量選擇。復(fù)習(xí)思考題：超高維數(shù)據(jù)的變量選擇方法有哪些？有何特點(diǎn)？針對具體的超高維數(shù)據(jù)，編寫程序進(jìn)行變量選擇。課程思政切入點(diǎn)：變量選擇的重要性，培養(yǎng)“求真務(wù)實(shí)”、“探求本質(zhì)”的品德。第五章回歸分析中的貝葉斯變量選擇第一節(jié)簡介第二節(jié)統(tǒng)計(jì)模型第三節(jié)模型估計(jì)第四節(jié)實(shí)例分析教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：在回歸分析中進(jìn)行貝葉斯變量選擇時(shí)統(tǒng)計(jì)模型的建立以及估計(jì)。課程考核要求：能夠運(yùn)用貝葉斯變量選擇方法進(jìn)行實(shí)際數(shù)據(jù)分析。課程思政切入點(diǎn)：介紹頻率學(xué)派與貝葉斯學(xué)派，培養(yǎng)“兼容并包”的思想。五、考核方式、成績評定本課程一般按閉卷、開卷或論文方式考核，卷面一般占70%，考勤與平時(shí)作業(yè)一般占30%。六、主要參考書及其他內(nèi)容[1]蔡天文，沈曉彤．高維數(shù)據(jù)分析（英文