机器学习一个完整的项目过程
准备数据
训练集和测试集的数据来源于很多地方,比如:数据库,csv文件或者其他存储数据的方式,为了操作的简便性,可以写一些小的脚本来下载并解析这些数据。在本文中,我们先写一个脚本来演示:
import os
import tarfile
from six.moves import urllib
DOWNLOAD_ROOT = 'https://raw.githubusercontent.com/ageron/handson-ml/master/'
HOUSING_PATH = 'chapter02/datasets/housing'
HOUSING_URL = DOWNLOAD_ROOT + 'datasets/housing' + '/housing.tgz'
def fetch_housing_data(housing_url=HOUSING_URL, housing_path=HOUSING_PATH):
print(housing_url)
if not os.path.isdir(housing_path):
os.makedirs(housing_path)
tgz_path = os.path.join(housing_path, 'housing.tgz')
urllib.request.urlretrieve(housing_url, tgz_path)
print(tgz_path)
housing_tgz = tarfile.open(tgz_path)
housing_tgz.extractall(path=housing_path)
housing_tgz.close()
fetch_housing_data()
执行上边的代码后,数据就已经下载到本地了,接下来在使用pandas
加载数据
import pandas as pd
def load_housing_data(housing_path=HOUSING_PATH):
print(housing_path)
csv_path = os.path.join(housing_path, "housing.csv")
print(csv_path)
return pd.read_csv(csv_path)
数据预览
使用pandas
解析后的数据是DataFrames
格式,我们可以调用变量的head()
方法,获取默认的前5条数据
可以看出,总共有10条属性,在这5条中,显示数据都很完整,没有发现数值有空的情况,使用info()
,我们可以对整个数据的信息进行预览:
一共有20640条数据,这点数据对于ML来说是很小的,只有total_bedrooms的属性下存在数据为空的情况。
通过观察数据,我们发现,除了ocean_proximity之外的属性的值都是数值类型,数值类型很容易在ML算法中实现,再次观察上边5条数据的ocean_proximity值,可以推断出ocean_proximity应该存在几种类型,跟枚举有点像,使用value_counts()
方法可以查看每个值得数量:
除此之外,使用describe()
可以查看每一行更多的信息:
名词解释:
名称 | 解释 |
---|---|
count | 数量 |
mean | 均值 |
min | 最小值 |
max | 最大值 |
std | 标准差 |
25%/50%.75% | 低于该值所占的比例 |
如果想查看每个属性更加详细的信息,我们可以使用hist()
方法,查看每个属性的矩形图:
%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt
housing.hist(bins=50, figsize=(20, 15))
plt.show()
通过观察矩形图可以很容易的看出值的分布情况,矩形图的x轴表示值,y轴表示数量。针对我们这份数据,我们发现了如下信息:
- 对于median_income来说,它的值并不是表示的是真实的收入,而是通过计算的结果,取值范围在0.5~15之间,明白数值是如何计算的,也很重要。
- 数据受限的情况,housing_median_age和median_house_value存在明显的值得限制,在他们的矩形图的右边有一条很长的条,这说明存在限制的情况,这会对ML算法产生一定的影响,比如,在使用算法预测的时候,是否需要也添加该限制?如果答案是不限制,需要对当前受限制的数据做进一步的处理:
- 收集受限制的数据的真实值
- 删除这些受限制的数据
- 这些属性的取值范围有很大的区别,这个会在下文中解决这个问题
- 图形中有存在尾重的现象,这个也会在下文中解决
创建test集
在创建test set的过程中, 能够进一步让我们了解数据,这对选择机器学习算法很有帮助。最简单的就是随机收取大约20%的数据作为test set。
使用随机函数的缺点是,每次运行程序得到的结果都不一样,因此,为处理这个问题,我们需要给每一行一个唯一的identifier,然后对identifier进行hash化,取它的最后一个字节值小于或等于51(20%)就可以了。
在原有的数据中,并不存在这样的identifier,因此需要调用reset_index()
函数,为每行添加索引,作为identifier。
import hashlib
import numpy as np
def test_set_check(identifier, test_ratio, hash):
return hash(np.int64(identifier)).digest()[-1] < 256 * test_ratio
def split_train_test_by_id(data, test_ratio, id_column, hash=hashlib.md5):
ids = data[id_column]
in_test_set = ids.apply(lambda id_: test_set_check(id_, test_ratio, hash))
return data.loc[~in_test_set], data.loc[in_test_set]
# 给housing添加index
housing_with_id = housing.reset_index()
train_set, test_set = split_train_test_by_id(housing_with_id, 0.2, "index")
print(len(train_set), 'train +', len(test_set), "test")
# 也可以使用这种方式来创建id
# housing_with_id["id"] = housing["longitude"] * 1000 + housing["latitude"]
# train_set, test_set = split_train_test_by_id(housing_with_id, 0.2, "id")
在上边的代码中,使用index作为identifier有一个缺点,需要把新的数据拼接到数据整体的最后边,同时不能删除中间的数据,解决的方法是,使用其他属性的组合来计算identifier。
当然sklearn也提供了生成test set的方法
from sklearn.model_selection import train_test_split
train_set, test_set = train_test_split(housing, test_size=0.2, random_state=42)
随机抽样比较适用于数据量大的样本,如果样本不够大,就会引入很大的抽样偏差。对于当前的数据,我们采取分层抽样。当你询问专家那个属性最重要的时候,他回答说median_income
最重要,我们就要考虑基于median_income
进行分层抽样。
观察上图,可以发现,median_income
的值主要集中在几个层次上,由于层次不够多,这也侧面说明了不太适合使用随机抽样。
我们为数据新增一个属性,用于标记每行数据属于哪个层次。对于大于5.0的,都归到5.0中。
# 随机抽样会在某些情况下存在偏差,这时候可以考虑分层抽样,每层的实例个数不能太少,分层不能太多
housing["income_cat"] = np.ceil(housing["median_income"] / 1.5)
housing["income_cat"].where(housing["income_cat"] < 5, 5.0, inplace=True)
print(housing.head(10))
接下来就需要根据income_cat
,使用sklearn对数据进行分层抽样。
# 使用sklearn的tratifiedShuffleSplit类进行分层抽样
from sklearn.model_selection import StratifiedShuffleSplit
split = StratifiedShuffleSplit(n_splits=1, test_size=0.2, random_state=42)
for train_index, test_index in split.split(housing, housing["income_cat"]):
strat_train_set = housing.loc[train_index]
strat_test_set = housing.loc[test_index]
print(housing["income_cat"].value_counts() / len(housing))
# 得到训练集和测试集后删除income_cat
for s in (strat_train_set, strat_test_set):
s.drop(["income_cat"], axis=1, inplace=True)
print(strat_train_set.head(10))
上边的代码在抽样成功后,删除了income_cat
属性,结果如下:
如果我们计算test set和原数据的误差,能够得到下边这张表格,可以看出,分层抽样的错误明显小于随机抽样。
发现数据的更多信息
要想找到数据中隐藏的信息,就要使用可视化的手段,对于我们的housing数据来说,它包含经纬度信息,基于地理位置应该是一个好的切入口。
housing = strat_train_set.copy()
housing.plot(kind="scatter", x="longitude", y="latitude", figsize=(20, 12))
这张图如果绘制成这样的,很难发现有什么特点,我们调整点的透明度试一试。
housing.plot(kind="scatter", x="longitude", y="latitude", alpha=0.1, figsize=(20, 12))
这样我们的头脑自动分析后,很容易得出数据浓度高的地方存在特殊性,那么这些是否与价格相关?更进一步,我们用点的半径表示相应点的人口规模,用颜色表示价格,然后绘图:
housing.plot(kind="scatter", x="longitude", y="latitude", alpha=0.4,
s=housing["population"]/100, label="population",
c="median_house_value", cmap=plt.get_cmap("jet"), colorbar=True, figsize=(20, 12))
plt.legend()
从这张图,可以观察到,价格跟位置和人口密度有很大的关系,和ocean_proximity
同样有关系,因此,从直觉上,我们可以考虑使用聚类算法。
相关性
由于当前的数据集比较小,我们可以直接用corr()
计算标准相关系数:
# 标准相关系数, 查看feature的关联度
corr_matrix = housing.corr()
corr_matrix["median_house_value"].sort_values(ascending=False)
为什么要了解相关性? 相关性只能查看属性之间的线性关系,取值范围是-1~1,越靠近1越正相关,越靠近-1表示越负相关,靠近0表示不相关。
上图中显示了1, 0, -1各种情况下的图形的样子。另一种直观的方式是使用用pandas的scatter_matrix
函数绘图:
from pandas.plotting import scatter_matrix
attributes = ["median_house_value", "median_income", "total_rooms",
"housing_median_age"]
scatter_matrix(housing[attributes], figsize=(12, 8));
可以很清楚的看出,median_house_value
和median_income
存在一定的线性关系,也验证了这个属性相对别的属性来说,更加重要。
我们放大该图:
housing.plot(kind='scatter', x='median_income', y="median_house_value", alpha=0.2)
# 图中横线的部分就属于干扰数据,不符合大的趋势
如果仔细观察上图,能发现很多细节:
- 存在上升趋势且点没有分散,说明二者存在强关系
- 在图形中的点组成的横向显示,$500000是一个价格上线,在下边隐约还存在另外几个“横线”。这不符合线性关系,因此可能是干扰数据,可以考虑移除掉
属性组合
在数据中,可能打个属性的用处并不大,但是对这些属性做一些特殊的重组后,会获取到一些有用的信息。
在我们这个例子中,total_rooms
,total_bedrooms
单独存在的意义不是很大,但是如果跟population
和households
做一些组合后,就会产生新的有意义的属性。
# 有些属性可能是我们不需要的,在这里,bedrooms的总数,不是我们关心的
# 因此我们可以使用已有的一些属性生成新的组合属性
housing["rooms_per_household"] = housing["total_rooms"] / housing["households"]
housing["bedrooms_per_room"] = housing["total_bedrooms"] / housing["total_rooms"]
housing["population_per_household"] = housing["population"] / housing["households"]
corr_matrix = housing.corr()
corr_matrix["median_house_value"].sort_values(ascending=False)
bedrooms_per_room
比,total_rooms
,total_bedrooms
的相关性都要高,说明我们做的属性重组起到了作用。
对数据的操作是一个循序渐进的过程。
数据清洗
在清洗数据之前,我们先保存好数据。
# 分离labels
housing = strat_train_set.drop("median_house_value", axis=1)
housing_labels = strat_train_set["median_house_value"].copy()
在本文上半部分,我们提到过total_bedrooms
有一些值为空的情况,对于这种情况,我们一般会采取以下几种方式“
- 放弃值为空的整行的数据
- 放弃该属性
- 重新赋值
通常会采取第三种方式,为空的值重新附一个新值,比方说均值。
sklearn提供了一个Imputer
来专门处理这个问题:
# 机器学习算法不能运行在值缺失的情况,因此需要对值缺失做一些处理
# 1. 放弃那一行数据 2. 放弃整个属性 3. 给缺失的值重新赋值
from sklearn.impute import SimpleImputer
# 使用中位数作为策略
imputer = SimpleImputer(strategy="median")
# 移除不是数值类型的项
housing_num = housing.drop("ocean_proximity", axis=1)
# fit只用来计算数据的策略值
imputer.fit(housing_num)
print(imputer.statistics_)
# 转换数据,就是补齐missing value
X = imputer.transform(housing_num)
其中imputer的fit()
函数,只是计算了各个属性的均值,并没有做其他额外的事情,这就好比对imputer进行了‘训练’,然后调用transfom()
转化数据。
其中均值如下:
处理text类型的属性
在我们这个例子中,ocean_proximity
是text类型,需要把它转为数值类型。sklearn提供了LabelEncoder
模块来把这些text类型的值转换成数值。
# 对于不是数值的属性值,sk页提供了转换方法
from sklearn.preprocessing import LabelEncoder
encoder = LabelEncoder()
housing_cat = housing["ocean_proximity"]
housing_cat_encoded = encoder.fit_transform(housing_cat)
print(housing_cat_encoded)
print(encoder.classes_)
'''
[3 3 3 ... 1 1 1]
['<1H OCEAN' 'INLAND' 'ISLAND' 'NEAR BAY' 'NEAR OCEAN']
'''
但是这么做存在的问题是,在机器学习中,认为相近的数值往往相似性更高,为了解决这个问题,sklearn提供了OneHotEncoder
模块,把整数映射为一个只有0和1的向量,只有相对的位置是1,其他都是0:
# 在上边的例子中有个很大的问题,ml的算法会任务0和1比较接近,但是<1H OCEAN和NEAR OCEAN更相似
# 为了解决这个问题,需要引入one hot的方式,用所在的位置设为1
from sklearn.preprocessing import OneHotEncoder
encoder = OneHotEncoder()
housing_cat_1hot = encoder.fit_transform(housing_cat_encoded.reshape(-1, 1))
print(housing_cat_1hot.toarray())
'''
[[1. 0. 0. 0. 0.]
[1. 0. 0. 0. 0.]
[0. 0. 0. 0. 1.]
...
[0. 1. 0. 0. 0.]
[1. 0. 0. 0. 0.]
[0. 0. 0. 1. 0.]]
'''
当然,sklearn还提供了把上边两步合为一步的模块LabelBinarizer
:
# 也可以把label和one hot的步骤合成一个
from sklearn.preprocessing import LabelBinarizer
encoder = LabelBinarizer()
housing_cat_1hot = encoder.fit_transform(housing_cat)
print(housing_cat_1hot)
自定义Transforms
尽管sklearn提供了很多有用的transfoms,但是我们还是希望能够自定义一些transforms,而且这些自定义的模块,最好用起来和sklearn提供的一样,很简单,下边的代码实现了一个很简单的数据转换:
之前:
# 有些属性可能是我们不需要的,在这里,bedrooms的总数,不是我们关心的
# 因此我们可以使用已有的一些属性生成新的组合属性
housing["rooms_per_household"] = housing["total_rooms"] / housing["households"]
housing["bedrooms_per_room"] = housing["total_bedrooms"] / housing["total_rooms"]
housing["population_per_household"] = housing["population"] / housing["households"]
corr_matrix = housing.corr()
corr_matrix["median_house_value"].sort_values(ascending=False)
现在:
# 自定义Transformation
from sklearn.base import BaseEstimator, TransformerMixin
rooms_ix, bedrooms_ix, population_ix, household_ix = 3, 4, 5, 6
class CombinedAttributesAdder(BaseEstimator, TransformerMixin):
def __init__(self, add_bedrooms_per_room=True):
self.add_bedrooms_per_room = add_bedrooms_per_room
def fit(self, X, y=None):
return self
def transform(self, X, y=None):
print("==============")
rooms_per_household = X[:, rooms_ix] / X[:, household_ix]
population_per_household = X[:, population_ix] / X[:, household_ix]
if self.add_bedrooms_per_room:
bedrooms_per_room = X[:, bedrooms_ix] / X[:, rooms_ix]
print("aaaa", np.c_[X, rooms_per_household, population_per_household, bedrooms_per_room][0])
return np.c_[X, rooms_per_household, population_per_household, bedrooms_per_room]
else:
return np.c_[X, rooms_per_household, population_per_household]
attr_adder = CombinedAttributesAdder()
housing_extra_attribs = attr_adder.transform(housing.values)
print(len(housing_extra_attribs[0])) # 在每一行的后边拼接了两个值
print(housing_extra_attribs) # 在每一行的后边拼接了两个值
'''
[[-121.89 37.29 38.0 ... 4.625368731563422 2.094395280235988
0.22385204081632654]
[-121.93 37.05 14.0 ... 6.008849557522124 2.7079646017699117
0.15905743740795286]
[-117.2 32.77 31.0 ... 4.225108225108225 2.0259740259740258
0.24129098360655737]
...
[-116.4 34.09 9.0 ... 6.34640522875817 2.742483660130719
0.1796086508753862]
[-118.01 33.82 31.0 ... 5.50561797752809 3.808988764044944
0.19387755102040816]
[-122.45 37.77 52.0 ... 4.843505477308295 1.9859154929577465
0.22035541195476574]]
'''
这个转换的另一个好处是,可以很方便的加入到pipeline中,这个下边也讲到了。
特征缩放
对于机器学习,数据的scaling同样很重要,不同scaling的特征,会产生不同的结果,在我们的数据中,就存在scaling不一致的问题,解决这样的问题一般有两种方式:
- Min-max scaling,也叫normalization, 主要是把值压缩到0~1之间,用值减去最小值后,再除以最大值减最小值的值
- Standardization,减去均值后再除以方差,这个跟也叫normalization不一样的地方在于,他的取值范围不是0~1,它可以避免数据中存在极大值造成的误差
sklearn提供了StandardScaler
模块用于特征缩放,我们使用的是第二种Standardization。
Transformation Pipelines
我们上边的一系列过程,包含数据清洗,属性重组,数据缩放,text类型的转换,都可以使用sklearn的Pipeline来组合成一个整体的过程,支持异步的方式,同时进行多个pipeline
# 使用属性组合的方式
from sklearn.pipeline import FeatureUnion
from sklearn.pipeline import Pipeline
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
class DataFrameSelector(BaseEstimator, TransformerMixin):
def __init__(self, attribute_names):
self.attribute_names = attribute_names
def fit(self, X, y=None):
return self
def transform(self, X):
return X[self.attribute_names].values
class CustomLabelBinarizer(BaseEstimator, TransformerMixin):
def __init__(self, *args, **kwargs):
self.encoder = LabelBinarizer(*args, **kwargs)
def fit(self, x, y=None):
self.encoder.fit(x)
return self
def transform(self, x, y=None):
print(self.encoder.transform(x))
return self.encoder.transform(x)
num_attribs = list(housing_num)
cat_attribs = ["ocean_proximity"]
num_pipeline = Pipeline([("selector", DataFrameSelector(num_attribs)),
("imputer", SimpleImputer(strategy="median")),
("attribs_adder", CombinedAttributesAdder()),
("std_scaler", StandardScaler())])
cat_pipeline = Pipeline([("selector", DataFrameSelector(cat_attribs)),
("label_binarizer", CustomLabelBinarizer())])
full_pipeline = FeatureUnion(transformer_list=[("num_pipeline", num_pipeline),
("cat_pipeline", cat_pipeline)])
housing_prepared = full_pipeline.fit_transform(housing)
print(housing_prepared[0])
上边的代码实现了从数据清洗到特征缩放的整个过程。
选择和训练模型
在完成了数据的准备任务后,我们对数据应该有了很清晰的了解,接下来就需要选择训练模型,这个过程也是一个不断选择的过程。
我们首先用linear regression model来试一下:
# 我们先用线性回归模型试一下
from sklearn.linear_model import LinearRegression
lin_reg = LinearRegression()
lin_reg.fit(housing_prepared, housing_labels)
# 准备一些测试数据
some_data = housing.iloc[:5]
some_labels = housing_labels.iloc[:5]
some_data_prepared = full_pipeline.transform(some_data)
print(some_data_prepared)
print("Predictions:\t", lin_reg.predict(some_data_prepared))
print("Labels:\t\t,", list(some_labels))
用sklearn写模型还是很简单的,通过打印,我们能够看到预测值和观测值还有差距,这时候,就需要一个error信息,来监控错误率
mean_squared_error表示均方误差,公式为:
一般使用RMSE进行评估(这个回归分析模型中最常用的评估方法):
用代码表示为:
# 使用RMSE测错误
from sklearn.metrics import mean_squared_error
housing_predictions = lin_reg.predict(housing_prepared)
lin_mse = mean_squared_error(housing_labels, housing_predictions)
lin_rmse = np.sqrt(lin_mse)
lin_rmse # 这种错误误差已经很大,说明当前的features不能提供预测的足够的信息或者当前模型不够强大
'''
68628.19819848923
'''
从本文上部分的分布应该不难看出,用线性回归的话误差应该很大,更进步,我们考虑使用决策树模型来训练试一下。
# 使用决策树来训练数据
from sklearn.tree import DecisionTreeRegressor
tree_reg = DecisionTreeRegressor()
tree_reg.fit(housing_prepared, housing_labels)
tree_predictions = tree_reg.predict(housing_prepared)
tree_mse = mean_squared_error(housing_labels, tree_predictions)
tree_rmse = np.sqrt(tree_mse)
tree_rmse
'''
0.0
'''
误差为0,这说明过拟合了。过拟合不是一件好事,为了解决这个问题,我们可以对当前的训练数据做交叉验证Cross-Validation。它的本质是把当前的数据分割成n份,同时生成n个误差。
这里用到的是K-fold Cross Validation叫做K折交叉验证,和LOOCV的不同在于,我们每次的测试集将不再只包含一个数据,而是多个,具体数目将根据K的选取决定。比如,如果K=5,那么我们利用五折交叉验证的步骤就是:
- 将所有数据集分成5份
- 不重复地每次取其中一份做测试集,用其他四份做训练集训练模型,之后计算该模型在测试集上的MSE_i
- 将5次的MSE_i取平均得到最后的MSE
# 上边出现了error为0的情况,说明过拟合了,可以使用sk的交叉验证
# 把训练数据分成一定的分数,相互验证
from sklearn.model_selection import cross_val_score
scores = cross_val_score(tree_reg, housing_prepared, housing_labels,
scoring="neg_mean_squared_error", cv=10)
tree_rmse_scores = np.sqrt(-scores)
def display_scores(scores):
print("Scores:", scores)
print("Mean:", scores.mean())
print("Standard deviation:", scores.std())
display_scores(tree_rmse_scores)
可以看出决策树的误差也很高,我们在对线性回归模型做交叉验证:
# 使用交叉验证看看回归的error
line_scores = cross_val_score(lin_reg, housing_prepared, housing_labels,
scoring="neg_mean_squared_error", cv=10)
line_rmse_scores = np.sqrt(-line_scores)
display_scores(line_rmse_scores)
最后,我们使用随机森林来训练模型:
# 随机森林
from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor
random_forest = RandomForestRegressor()
random_forest.fit(housing_prepared, housing_labels)
forest_predictions = random_forest.predict(housing_prepared)
forest_mse = mean_squared_error(housing_labels, forest_predictions)
forest_rmse = np.sqrt(forest_mse)
forest_rmse
'''
22100.915917968654
'''
看上去,这次错误明显小了很多,这个模型目前来说是比较理想的。
在经历过选择模型后,我们一般会得到一个模型列表,只需选择最优的那个就行了。
微调模型
一般来说,机器学习算法都有一些hyperparameter,这些参数可以影响结果,我们对模型的优化也包括如何找到最优的参数。
sklearn的GridSearchCV
能够方便的创建参数组合,比如:
# 在得到一系列可用的模型列表后,需要对该模型做微调
# Grid Search 网络搜索,使用sk对各种不同的参数组合做训练,获取最佳参数组合
from sklearn.model_selection import GridSearchCV
param_grid = [{'n_estimators': [3, 10, 30], 'max_features': [2, 4, 6, 8]},
{'bootstrap': [False], 'n_estimators': [3, 10], 'max_features': [2, 3, 4]}]
forest_reg = RandomForestRegressor()
grid_search = GridSearchCV(forest_reg, param_grid, cv=5, scoring='neg_mean_squared_error')
grid_search.fit(housing_prepared, housing_labels)
grid_search.best_params_
'''
{'max_features': 8, 'n_estimators': 30}
'''
上边的代码中一共尝试了34 + 23 = 18种组合。
# 获取最优的estimator
grid_search.best_estimator_
'''
RandomForestRegressor(bootstrap=True, criterion='mse', max_depth=None,
max_features=8, max_leaf_nodes=None, min_impurity_decrease=0.0,
min_impurity_split=None, min_samples_leaf=1,
min_samples_split=2, min_weight_fraction_leaf=0.0,
n_estimators=30, n_jobs=None, oob_score=False,
random_state=None, verbose=0, warm_start=False)
'''
cvres = grid_search.cv_results_
for mean_score, params in zip(cvres["mean_test_score"], cvres["params"]):
print(np.sqrt(-mean_score), params)
可以很直观的看到每个参数下的误差。
用测试集验证
最后,当有了可用的模型后,就可以对test set进行验证了,但首先需要使用上文的pipeline对test set进行转换:
# 使用最终的模型来评估测试数据
final_model = grid_search.best_estimator_
X_test = strat_test_set.drop("median_house_value", axis=1)
y_test = strat_test_set["median_house_value"].copy()
X_test_prepared = full_pipeline.transform(X_test)
final_predictions = final_model.predict(X_test_prepared)
final_mse = mean_squared_error(y_test, final_predictions)
final_rmse = np.sqrt(final_mse)
final_rmse
'''
47732.7520382174
'''
总结
本文只是一个关于机器学习的小项目,但是包含了一个完整的分析过程,可以看出,对数据的理解和处理占据大部分的工作,要想处理好这些内容,需要一定的统计学知识,这个会在后期的文章中给出总结。