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高维统计学:非渐近视角

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作者[美]马丁·J.温赖特(Martin J.Wainwright) 著

出版社机械工业出版社

ISBN9787111716761

出版时间2023-02

装帧平装

开本16开

定价149元

货号1202814601

上书时间2024-06-02

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品相描述:全新
商品描述
前言

本书赞誉
“非渐近、高维统计理论对现代统计和机器学习至关重要.本书很独特,用非常清晰、完善且统一的方式介绍了这一领域.作者将概率论及其在统计中的应用组合到了一起,涵盖从测度集中度到图模型的内容.对研究生和科研工作者来说这是非常完美的.本书在接下来很多年里一定会成为这个领域的标准参考书.”
——Larry Wasserman,卡耐基梅隆大学
“Martin将他大量强大的分析方法用在了当前的问题——对大数据模型的分析中.这个新领域的海量知识结合他强大的分析技巧,使得本书成为令人印象深刻并为之倾倒的杰作,这势必会成为所有敢于尝试这一领域的科研工作者的重要参考书.”
——Trevor Hastie,斯坦福大学
“本书很好地介绍了高维理论统计中一个可能发展最快的领域——研究基于样本大小和数据维度给出估计概率界的非渐近理论.本书给出了这个领域至今最全面、清晰、专业的介绍,势必将成为该领域最权威的参考文献和教材.”
——Genevera Allen,莱斯大学
“伴随着对高维数据分析的大量研究,过去二十年里统计理论和应用经历了一场复兴.没有人比Martin对高维统计有更加深刻的理解.本书将他的研究成果以书的形式展现出来.随着高维统计这个领域持续产生突破性的研究成果,本书对于刚入门的学生和经验丰富的学者都将是非常棒的参考资料.”
——John Lafferty,耶鲁大学
“这本有关高维统计的杰出图书由这个领域富有创造力的知名学者所著,全面介绍了统计机器学习中的很多重要内容,而且从基础内容到很多前沿领域的最新成果都是自封闭的.对于想要学习和研究现代统计机器学习理论、方法和算法的人来说,这是一本必须要读的书.”
——范剑青,普林斯顿大学
“本书对高维统计中的数学技巧和方法给出了深入、直观的理解.书中非常详细地介绍了概率论中的主要技术工具,并且用清晰明了的方式展示了高维统计问题中统计方法和算法的构造及分析.这是一本杰出的、发人深省的大师级著作!”
——Peter Bühlmann,苏黎世联邦理工学院
“Martin的这本新书包含了高维统计推断中的前沿内容,主要关注稀疏和非参数估计相关的精确非渐近结果.无论是从它所包含的最前沿结果的广度还是从它所展现的结果的深度来说,这都是所有数理统计和理论机器学习的研究生的必读图书.书中的阐述极其清晰,从关于必要的概率工具的简介性章节开始,涵盖了高维统计中最前沿的进展,并且非常巧妙地做到了重要性和数学深度之间的完美结合.”
——Francis Bach,法国国家信息与自动化研究所
“Wainwright的这本书主要介绍了概率理论和数理统计中对于理解高维统计所遇新现象至关重要的部分,讲述得非常清晰、深刻.每章都用直观的例子或者模拟来开篇,并将它们系统地延伸成强大的数学工具或者推断中基本问题的完整答案.不管是用来系统阅读还是作为一本参考书,这本书都不容易,但却相当精致,值得一读.”
——Peter Bickel,加州大学伯克利分校



 
 
 
 

商品简介

近年来,在所有科学学科和工业环境中收集的数据量和种类都出现了爆炸式增长。如此庞大的数据集给统计和机器学习领域的研究人员带来了许多挑战。本书对高维统计学进行了详尽介绍,重点介绍核心方法论和理论,包括尾部界、集中不等式、一致律和经验过程以及随机矩阵。此外还深入探索了特定的模型类,包括稀疏线性模型、用秩约束矩阵模型、图模型和各种类型的非参数模型。书中提供了数百个工作示例和练习,既适合统计学相关课程使用,也适合统计学、机器学习和相关领域的研究生与研究人员自学。



目录
本书赞誉<br />译者序<br />致谢<br /><br />第1章 简介1<br /> 1.1 经典理论和高维理论1<br /> 1.2 高维会产生什么问题2<br />  1.2.1 线性判别分析2<br />  1.2.2 协方差估计4<br />  1.2.3 非参数回归6<br /> 1.3 高维中什么能帮助我们8<br />  1.3.1 向量的稀疏性8<br />  1.3.2 协方差矩阵中的结构10<br />  1.3.3 回归形式的结构11<br /> 1.4 什么是非渐近的观点12<br /> 1.5 全书概述13<br />  1.5.1 各章内容13<br />  1.5.2 阅读背景要求14<br />  1.5.3 教学建议和流程图15<br /> 1.6 参考文献和背景16<br />第2章 基本尾部概率界和集中不等式18<br /> 2.1 经典的界18<br />  2.1.1 从马尔可夫不等式到Chernoff界18<br />  2.1.2 次高斯随机变量和Hoeffding界19<br />  2.1.3 次指数随机变量和Bernstein界22<br />  2.1.4 一些单边结果26<br /> 2.2 基于鞅的方法28<br />  2.2.1 背景28<br />  2.2.2 鞅差序列的集中度界30<br /> 2.3 高斯随机变量的Lipschitz函数35<br /> 2.4 附录A:次高斯随机变量的等价性39<br /> 2.5 附录B:次指数随机变量的等价性42<br /> 2.6 参考文献和背景43<br /> 2.7 习题44<br />第3章 测度集中度51<br /> 3.1 基于熵技巧的集中度51<br />  3.1.1 熵及其相关性质51<br />  3.1.2 Herbst方法及其延伸52<br />  3.1.3 可分凸函数和熵方法54<br />  3.1.4 张量化和可分凸函数56<br /> 3.2 集中度的几何观点58<br />  3.2.1 集中度函数59<br />  3.2.2 与Lipschitz函数的联系60<br />  3.2.3 从几何到集中度63<br /> 3.3 Wasserstein距离和信息不等式66<br />  3.3.1 Wasserstein距离66<br />  3.3.2 传输成本和集中不等式67<br />  3.3.3 传输成本的张量化70<br />  3.3.4 马尔可夫链的传输成本不等式71<br />  3.3.5 非对称耦合成本72<br /> 3.4 经验过程的尾部概率界75<br />  3.4.1 一个泛函Hoeffding不等式75<br />  3.4.2 一个泛函Bernstein不等式77<br /> 3.5 参考文献和背景79<br /> 3.6 习题80<br />第4章 一致大数定律85<br /> 4.1 动机85<br />  4.1.1 累积分布函数的一致收敛85<br />  4.1.2 更一般函数类的一致定律87<br /> 4.2 基于Rademacher复杂度的一致定律90<br /> 4.3 Rademacher复杂度的上界94<br />  4.3.1 多项式识别的函数类94<br />  4.3.2 Vapnik-Chervonenkis维数96<br />  4.3.3 VC维数的控制99<br /> 4.4 参考文献和背景100<br /> 4.5 习题101<br />第5章 度量熵及其用途104<br /> 5.1 覆盖和填装104<br /> 5.2 高斯复杂度和Rademacher复杂度113<br /> 5.3 度量熵和次高斯过程115<br />  5.3.1 一步离散化的上确界116<br />  5.3.2 离散化界的例子117<br />  5.3.3 链方法和Dudley熵积分119<br /> 5.4 一些高斯比较不等式123<br />  5.4.1 一般的比较不等式结果123<br />  5.4.2 Slepian和Sudakov-Fernique不等式125<br />  5.4.3 高斯收缩不等式126<br /> 5.5 Sudakov下界127<br /> 5.6 链方法和Orlicz过程128<br /> 5.7 参考文献和背景131<br /> 5.8 习题132<br />第6章 随机矩阵和协方差估计136<br /> 6.1 预备知识136<br />  6.1.1 符号和基本结果136<br />  6.1.2 协方差矩阵估计问题137<br /> 6.2 Wishart矩阵及其性质138<br /> 6.3 次高斯总体的协方差矩阵141<br /> 6.4 一般矩阵的界144<br />  6.4.1 矩阵分析背景知识144<br />  6.4.2 矩阵的尾部条件145<br />  6.4.3 矩阵Chernoff方法和独立分解147<br />  6.4.4 随机矩阵的上尾部概率界149<br />  6.4.5 协方差矩阵的结果153<br /> 6.5 带结构的协方差矩阵的界154<br />  6.5.1 未知稀疏与截断155<br />  6.5.2 渐近稀疏157<br /> 6.6 附录:定理6.1的证明159<br /> 6.7 参考文献和背景161<br /> 6.8 习题162<br />第7章 高维情形下的稀疏线性模型167<br /> 7.1 问题及应用167<br />  7.1.1 不同的稀疏模型167<br />  7.1.2 稀疏线性模型的应用168<br /> 7.2 无噪情形下的还原171<br />  7.2.1 1松弛172<br />  7.2.2 精确还原和限制零空间172<br />  7.2.3 限制零空间的充分条件174<br /> 7.3 有噪情形下的估计178<br />  7.3.1 受限特征值条件178<br />  7.3.2 严格稀疏模型下的2误差界180<br />  7.3.3 随机设计矩阵的受限零空间和特征值183<br /> 7.4 预测误差的界186<br /> 7.5 变量或子集选择188<br />  7.5.1 Lasso的变量选择相合性188<br />  7.5.2 定理7.21的证明191<br /> 7.6 附录:定理7.16的证明193<br /> 7.7 参考文献和背景195<br /> 7.8 习题197<br />第8章 高维下的主成分分析204<br /> 8.1 主成分和降维204<br />  8.1.1 PCA的解释和应用205<br />  8.1.2 特征值和特征空间的扰动208<br /> 8.2 一般特征向量的界209<br />  8.2.1 一个一般的确定性<br />结果209<br />  8.2.2 一个穗状总体的结果211<br /> 8.3 稀疏主成分分析214<br />  8.3.1 一个一般的确定性<br />结果215<br />  8.3.2 稀疏情况下穗状模型的结果217<br /> 8.4 参考文献和背景220<br /> 8.5 习题221<br />第9章 可分解性和受限强凸性224<br /> 9.1 一般的正则化M估计224<br /> 9.2 可分解正则项及其用途232<br />  9.2.1 定义和一些例子232<br />  9.2.2 可分解性的一个关键结果234<br /> 9.3 受限曲率条件237<br /> 9.4 一些一般定理241<br />  9.4.1 受限强凸性下的结论241<br />  9.4.2 Φ*曲率下界244<br /> 9.5 稀疏向量回归的界246<br />  9.5.1 稀疏的广义线性模型246<br />  9.5.2 受限强凸性下的界247<br />  9.5.3 在∞曲率条件下的界248<br /> 9.6 组结构稀疏性的界249<br /> 9.7 重叠可分解范数下的界252<br /> 9.8 证明受限强凸性的方法256<br />  9.8.1 Lipschitz损失函数和Rademacher复杂度257<br />  9.8.2 通过截断获得的一个单边界261<br /> 9.9 附录:星形性质264<br /> 9.10 参考文献和背景264<br /> 9.11 习题265<br />第10章 带秩约束的矩阵估计269<br /> 10.1 矩阵回归及其应用269<br /> 10.2 核范数正则化的分析273<br />  10.2.1 可分解性与子空间273<br />  10.2.2 受限强凸性与误差界275<br />  10.2.3 算子范数曲率下的界276<br /> 10.3 矩阵压缩感知277<br /> 10.4 相位还原问题的界282<br /> 10.5 低秩约束的多元回归284<br /> 10.6 矩阵补全285<br /> 10.7 加性矩阵分解291<br /> 10.8 参考文献和背景295<br /> 10.9 习题296<br />第11章 高维数据的图模型300<br /> 11.1 基本概念300<br />  11.1.1 因子分解300<br />  11.1.2 条件独立性302<br />  11.1.3 Hammersley-Clifford等价性303<br />  11.1.4 图模型的估计304<br /> 11.2 高斯图模型的估计304<br />  11.2.1 图Lasso:1正则极大似然305<br />  11.2.2 基于邻域的方法310<br /> 11.3 指数形式的图模型315<br />  11.3.1 一般形式的邻域回归316<br />  11.3.2 Ising模型的图选择317<br /> 11.4 带有腐蚀数据或隐变量的图318<br />  11.4.1 带有腐蚀数据的高斯图估计318<br />  11.4.2 带有隐变量的高斯图选择322<br /> 11.5 参考文献和背景325<br /> 11.6 习题327<br />第12章 再生核希尔伯特空间330<br /> 12.1 希尔伯特空间的基本知识330<br /> 12.2 再生核希尔伯特空间332<br />  12.2.1 半正定核函数332<br />  12.2.2 2(N)中的特征映射333<br />  12.2.3 从一个核构造一个RKHS334<br />  12.2.4 一个更加抽象的视角及更多例子336<br /> 12.3 Mercer定理及其结果339<br /> 12.4 再生核希尔伯特空间上的算子344<br />  12.4.1 再生核的和344<br />  12.4.2 张量乘积347<br /> 12.5 插值和拟合348<br />  12.5.1 函数插值348<br />  12.5.2 基于核岭回归的拟合350<br /> 12.6 概率测度之间的距离352<br /> 12.7 参考文献和背景353<br /> 12.8 习题354<br />第13章 非参数最小二乘358<br /> 13.1 问题设定358<br />  13.1.1 不同的度量准则358<br />  13.1.2 约束最小二乘估计359<br />  13.1.3 一些例子359<br /> 13.2 控制预测误差362<br />  13.2.1 度量熵的界365<br />  13.2.2 高维参数问题的界367<br />  13.2.3 非参数问题的界369<br />  13.2.4 定理13.5的证明370<br /> 13.3 最优不等式372<br />  13.3.1 最优不等式的几个例子373<br />  13.3.2 定理13.13的证明376<br /> 13.4 正则化估计377<br />  13.4.1 正则化估计的最优不等式377<br />  13.4.2 核岭回归的结果378<br />  13.4.3 推论13.18的证明381<br />  13.4.4 定理13.17的证明382<br /> 13.5 参考文献和背景385<br /> 13.6 习题386<br />第14章 局部化和一致定律390<br /> 14.1 总体和经验L2范数390<br />  14.1.1 局部化的一致定律391<br />  14.1.2 核函数类的特殊化394<br />  14.1.3 定理14.1的证明395<br /> 14.2 一个单边一致定律398<br />  14.2.1 非参数最小二乘法的结论401<br />  14.2.2 定理14.12的证明403<br /> 14.3 Lipschitz损失函数的一个一致定律404<br />  14.3.1 一般预测问题404<br />  14.3.2 Lipschitz损失函数的一致定律407<br /> 14.4 非参数密度估计的一些结果409<br />  14.4.1 密度估计的非参数极大似然方法409<br />  14.4.2 密度估计的投影方法411<br /> 14.5 附录:总体和经验Rademacher复杂度413<br /> 14.6 参考文献和背景414<br /> 14.7 习题415<br />第15章 minimax下界418<br /> 15.1 基本框架418<br />  15.1.1 minimax风险418<br />  15.1.2 从估计到检验419<br />  15.1.3 一些散度度量421<br /> 15.2 二元检验和Le Cam方法423<br />  15.2.1 贝叶斯误差和全变差距离423<br />  15.2.2 Le Cam凸包方法429

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