随着大数据的爆发，以及计算机算力的加强，以机器学习为代表的人工智能领域逐渐火热起来。机器学习有以下几个构成要素
1. 数据，大数据是必备条件，是机器学习的输入信息，基于大数据，才使得模型的训练效果更好，结果更具有实际意义
2. 算法，通过特定算法对数据进行运算，得到一个较优的模型，根据不同的目标，有回归，分类，聚类等不同类别的算法
3. 模型，模型是算法处理得到的结果，比如根据线性回归来得到一个最终的回归方程，这个方程就是一个具体的模型，可以对新的数据进行预测
从这几个要素之间的关系可以看出，数据是机器学习的输入，算法是机器学习的工具，模型是机器学习的输出。按照输入数据的特征，机器学习可以分为两大类，监督学习和非监督学习。
所谓监督学习，就是输入数据是带标签的，标签和我们希望求解的目标是相同的，是事先定义好的类别，这里的类别可以是离散型，也可以是连续性。最典型的比如垃圾邮件分类，输入数据为事先判断为垃圾邮件和非垃圾邮件的数据，然后选择适当的分类算法来构建模型，来区分一封信的邮件是否为垃圾邮件。
对于连续性的标签，其实就是回归问题，输入数据包含了自变量和因变量的值，通过回归算法来求解一个回归方程，然后根据此回归方程来预测新的数据的因变量值。
所谓非监督学习，就是输入数据是无标签的，典型的比如聚类，输入数据只是样本的各个特征，通过聚类算法将样本分为不同的类别。这个类别仅仅是模型的输出，在输入数据中是不存在的，这就是数据无标签的含义。
具体地，一个机器学习的完整流程可以分为以下几个步骤
1. 收集数据，可以是人工收集整理，也可以是从互联网上爬取
2. 数据清洗，清洗的含义是对原始数据进行处理，比如缺失值的处理，输入变量单位的转换，错误数据的纠正等
3. 特征工程，对原始的输入变量进行处理，比如对单个变量重新编码，合并多个变量来构建新变量，或者降维处理等，目的是从众多的原始输入变量中，筛选与构建出与目标变量密切相关的变量
4. 建模，挑选合适的算法对输入数据进行处理，在此过程中，要不断修改模型的参数，也就是参数调优，得到较好的模型；
5. 验证模型，建模得到的模型在训练集上效果较好，为了验证模型的泛化能力，还需要用验证集来进行验证，常规的做法当时是训练集和验证集是两个独立的数据集，在数据量较小的情况下也可以采取交叉验证的方法；
6. 模型的部署，最终得到的模型是为了解决特定的业务场景，需要加模型封装到完整的业务流程中去，构建一个完整的应用程序，比如自动检测邮件是否为垃圾邮件的小程序
从学习的角度来看，我们需要掌握数据清洗，特征工程，算法建模，参数调优，模型验证等各个环节。为了降低机器学习的使用门槛，有很多的框架被开发出来供我们使用，以python语言为例，有scikit-learn, tensorflow, pytorch等。
scikit-learn是其中最受欢迎的机器学习库之一，针对回归，分类，聚类等不同目标，提供了各种算法，而且配套了数据清洗，模型验证等一系列功能，通过这个库，可以覆盖了机器学习模型开发的完整生命周期，是入门机器学习最好的库之一。在后续的章节，会详细介绍该库的具体用法。
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