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機械学習研究室

日本大学生産工学部マネジメント工学科

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Python3について

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  • Python3について
  • 本ページは2020年ごろで更新を停止しています。情報が古いもの、間違っているものなど、修正せずそのままにしていますので、自己責任でご利用ください。
  • Pythonの言語仕様を十分に理解していない時期に書いた記憶があるので、C言語ライクな?書き方をしているところが多く、非効率なコードが多いかもしれません。ご承知の上ご閲覧ください。
  • はじめに

    Pythonを活用して、統計分析、人工知能構築、データマイニング、Webアプリケーション開発を行う方法をまとめています。学部3年生は、★マークがあるところだけでいいです。

    • 厳密性を捨てて、わかりやすさ重視で書いています。場合によって正しい説明ではないところもあるかもしれません。
    • とりあえずコンテンツを用意しているところなのと、そのときの気分でなんとなく作っているので、中途半端な部分があったり、誤字脱字が多かったりします。校正をしていないので、間違いもあると思います。
    • あまり鵜呑みにせず、専門にしたいと思ったら、自分できちんと勉強しましょう。


    本当の初めはここ

    はじめはこちら

    基礎編

    Pythonプログラミングの基本的な部分を学びます。

    • PyLearn 00: 環境構築
    • ★PyLearn 01: 変数、文字、演算、表示
    • ★PyLearn 02: リスト、for文
    • ★PyLearn 03: if文、型チェック
    • ★PyLearn 04: 関数

    問題:

    • ★PyLearn EX 01: 問題1
    • ★PyLearn EX 02: 問題2 (2021.06.09)


    統計科学編

    データから簡単な傾向を分析したり、仮説を検証したりする基本的な方法を学びます。

    • ★PyLearnST 01: numpy配列/CSVのロードとリード
    • ★PyLearnST 02: 散布図
    • ★PyLearnST 03: 相関係数
    • PyLearnST 04: ヒストグラム
    • ★PyLearnST 05: 基本統計量
    • ★PyLearnST 06: t検定
    • ★PyLearnST 07: 線形回帰モデル
    • !!! — 以降は難しいので、とりあえずここまででok — !!!

    • PyLearnST 08: 共分散構造分析

      (備考: read_csvのindex_colを消さないとエラーになる & ヘッダのカンマの前後にスペースは厳禁)

    • PyLearnST 09: 主成分分析
    • PyLearnST 10: 因子分析

    問題:

    • PyLearnST EX 01: numpyの基本
    • ★PyLearnST EX 02: 分析の実践 →→→ 答え(ギブアップの場合のみ)


    確率編

    データがどのようなルールで発生しているのか、集めたデータからデータを複製する手法を学びます。

    • PyLearnPR 01: 一様分布
    • PyLearnPR 02: 正規分布(1変数)/plotの描画方法
    • PyLearnPR 03: 正規分布(2変数以上)/ヒートマップの描画方法
    • PyLearnPR 04: 混合ガウス分布
    • PyLearnPR 05: カーネル分布
    • PyLearnPR 06: 確率回帰モデル
    • PyLearnPR 07: ベイジアンネットワーク
    • PyLearnPR 08: 隠れマルコフモデル


    機械学習編

    集めたデータから、知能を形成する方法を学びます。

    基礎編:

    • ★PyLearnMLCR 01 easy: ニューラルネットワーク(簡単版)
    • ★PyLearnML EX 01: ニューラルネットワーク →→→ 答え(ギブアップの場合のみ)

    分類・回帰問題(教師あり学習)の基礎(scikit-learn):

    • PyLearnMLCR 01: 決定木
    • PyLearnMLCR 02: サポートベクターマシン
    • PyLearnMLCR 03: ニューラルネットワーク(詳細版)
    • PyLearnMLCR 04: ランダムフォレスト
    • PyLearnMLCR 05: 精度評価指標とモデル選択の基礎
    • PyLearnMLCR 06: モデルのセーブとロード

    クラスタリング(教師なし学習):

    • PyLearnNCR 01: k-means法
    • PyLearnNCR 02: x-means法
    • PyLearnNCR 03: デンドログラム
    • PyLearnNCR 04: 自己組織化マップ

    異常値検出問題:

    • PyLearnAN 01: ユークリッド距離法
    • PyLearnAN 02: マハラノビス距離法
    • PyLearnAN 03: One-Class SVM

    ディープラーニング(MAC):

    • PyLearnKeras 00: Mac系OSでの初期設定(CPUでいい場合は不要)
    • PyLearnKeras 01: MacBookのGPUでKerasを動かす方法
    • PyLearnKeras 02: 画像データの基礎と学習済みモデル(VGG19)の利用
    • PyLearnKeras 03: モノクロ画像に対するCNNの学習(1から実装あり)
    • PyLearnKeras 04: CNNによる信号の状態検出(教師あり学習)
    • PyLearnKeras 05: CNNによる回帰問題(mnist)
    • PyLearnKeras 06: 学習の再現性の保証とパラメータの最適化

    ディープラーニング(Ubuntu or wsl):

    • CNN備忘録


    信号処理編

    時系列的に変動するデータを信号と呼びます。ここでは、信号を分析する方法や、機械学習と連携させる方法を学びます。

    • PyLearnSIG 01: 7チャンネル慣性センサデータ
    • PyLearnSIG 02: 時間領域の特徴量
    • PyLearnSIG 03: フーリエ変換と周波数領域の特徴量
    • PyLearnSIG 04: 機械学習による異常値検知(教師あり学習)
    • PyLearnSIG 05: 機械学習による異常値検知(教師なし学習)


    自然言語処理編

    人間が話したり書いたり、自然に使う言葉を、自然言語と言います。ここでは、日本語を例に、自然言語を処理する方法を学びます。

    • PyLearnNLP 00: Google Collabで使う場合
    • PyLearnNLP 01: 形態素解析
    • PyLearnNLP 02: Word2Vector(学習済みモデルを利用する)
    • PyLearnNLP 03: Word2Vector(自分で一から作る)


    オペレーションズリサーチ編

    地図プログラミングから施設の最適配置問題を解くオペレーションズリサーチまで。

    • PyLearnMAP 01: 地図プログラミングの基礎
    • PyLearnMAP 02: 人口データとヒートマップ
    • PyLearnMAP 03: コロプレス図と公共施設の利便性
    • PyLearnMAP 04: 遺伝的アルゴリズムによる最適施設配置の近似解
    • 習志野市の消防署(MAP03), GA配置の消防署(MAP04)
    • OR01: ダイクストラ

    身内資料:

    • EdutabMapの作り方
    • EdutabMap v1


    Webスクレイピング編

    Webに転がっている様々なデータ(株価、天気、などなど)を取得する方法を学びます。

    • PyLearnSCR 00: 犯罪者にならないために
    • PyLearnSCR 01: 株価データのスクレイピング
    • Tips: 403が返って来る場合


    視線データ解析編

    • PyLearnSIGHT 01: 視線データの特徴量


    Webアプリケーション開発編

    Webで動作するソフトウェアを開発する方法を学びます。

    • PyLearnWEB 00: エディタatomの設定
    • PyLearnWEB 01: HTMLの基本
    • PyLearnWEB 02: bottleの環境設定とHello Worldまで
    • PyLearnWEB 03: フォームによるクライアント・サーバ間通信
    • PyLearnWEB 04: テンプレートの利用
    • PyLearnWEB 05: ファイルアップローダの実装とpythonへの受け渡し
    • PyLearnWEB 06: 静的ファイルの取り扱い
    • PyLearnWEB 07: WebSocketによる非同期通信
    • PyLearnWEB 08: ngrokによる簡易デプロイメント
    • PyLearnWEB 09: Div要素を横に並べる


    理論編

    機械学習や統計などの理論について説明します。

    • PyLearnSelfNN 01: 深層学習の基礎1


    tips

    分類しにくいものを雑多に並べておきます。

    • PyLearnTIPS 01: 有向グラフ・無向グラフの描画
    • PyLearnTIPS 02: ジョブのスケジューラ
    • PyLearnTIPS 03: Try-Except文
    • PyLearnTIPS 04: 機械学習のためのデータセット規格化
    • PyLearnTIPS 05: e+0n表記を直したい。
    • PyLearnTIPS 06: タイムスタンプを付与
    • PyLearnTIPS 07: ランダムで処理を変更したい。
    • PyLearnTIPS 08: 複数ファイルの一括np.load
    • PyLearnTIPS 09: subplotの間隔を調整 & savefigでX軸が消える
    • PyLearnTIPS 10: matplotlibにtexを入れたい
    • PyLearnTIPS 11: matplotlibの図に日本語を入れたい
    • PyLearnTIPS 12: 実行時間の測定
    • PyLearnTIPS 13: Jupyterでのブレイクポイントの設定
    • PyLearnTIPS 14: スクレイピング時の403エラー
    • PyLearnTIPS 15: 画像を出力させない
    • PyLearnTIPS 16: 文字コード・型混在によるnp.loadtxtがしにくい場合
    • PyLearnTIPS 17: グラフのX軸に日付を入れたい
    • PyLearnTIPS 18: str日付 -> 「曜日」取得
    • PyLearnTIPS 19: 何度もprintしたくない
    • PyLearnTIPS 20: 画像の水増し
    • PyLearnTIPS 22: plt環境の指数表記10^n
    • PyLearnTIPS 23: plt.gridをグラフ要素の下に置く
    • PyLearnTIPS 24: 凡例を長く・タイトルをつける・位置調整
    • PyLearnTIPS 25: plt 軸に文字にする


    その他

    • 卒業研究に向けて(★マークを終えた人向け)
    • 人工知能による異常値検出システムの作り方(2019.02.25に実施された南西フォーラムミニセミナー資料となります)

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