大數(shù)據(jù)分析工具詳盡介紹&數(shù)據(jù)分析算法

1、 Hadoop

Hadoop 是一個(gè)能夠?qū)Υ罅繑?shù)據(jù)進(jìn)行分布式處理的軟件框架。但是 Hadoop 是以一種可靠、高效、可伸縮的方式進(jìn)行處理的。Hadoop 是可靠的，因?yàn)樗僭O(shè)計(jì)算元素和存儲會失敗，因此它維護(hù)多個(gè)工作數(shù)據(jù)副本，確保能夠針對失敗的節(jié)點(diǎn)重新分布處理。Hadoop 是高效的，因?yàn)樗圆⑿械姆绞焦ぷ?，通過并行處理加快處理速度。Hadoop 還是可伸縮的，能夠處理 PB 級數(shù)據(jù)。此外，Hadoop 依賴于社區(qū)服務(wù)器，因此它的成本比較低，任何人都可以使用。

Hadoop是一個(gè)能夠讓用戶輕松架構(gòu)和使用的分布式計(jì)算平臺。用戶可以輕松地在Hadoop上開發(fā)和運(yùn)行處理海量數(shù)據(jù)的應(yīng)用程序。它主要有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

⒈高可靠性。Hadoop按位存儲和處理數(shù)據(jù)的能力值得人們信賴。

⒉高擴(kuò)展性。Hadoop是在可用的計(jì)算機(jī)集簇間分配數(shù)據(jù)并完成計(jì)算任務(wù)的，這些集簇可以方便地?cái)U(kuò)展到數(shù)以千計(jì)的節(jié)點(diǎn)中。

⒊高效性。Hadoop能夠在節(jié)點(diǎn)之間動態(tài)地移動數(shù)據(jù)，并保證各個(gè)節(jié)點(diǎn)的動態(tài)平衡，因此處理速度非?？臁?           

⒋高容錯(cuò)性。Hadoop能夠自動保存數(shù)據(jù)的多個(gè)副本，并且能夠自動將失敗的任務(wù)重新分配。

Hadoop帶有用 Java 語言編寫的框架，因此運(yùn)行在 Linux 生產(chǎn)平臺上是非常理想的。Hadoop 上的應(yīng)用程序也可以使用其他語言編寫，比如 C++。

2、 HPCC

HPCC，High Performance Computing and Communications（高性能計(jì)算與通信）的縮寫。1993年，由美國科學(xué)、工程、技術(shù)聯(lián)邦協(xié)調(diào)理事會向國會提交了“重大挑戰(zhàn)項(xiàng)目：高性能計(jì)算與 通信”的報(bào)告，也就是被稱為HPCC計(jì)劃的報(bào)告，即美國總統(tǒng)科學(xué)戰(zhàn)略項(xiàng)目，其目的是通過加強(qiáng)研究與開發(fā)解決一批重要的科學(xué)與技術(shù)挑戰(zhàn)問題。HPCC是美國 實(shí)施信息高速公路而上實(shí)施的計(jì)劃，該計(jì)劃的實(shí)施將耗資百億美元，其主要目標(biāo)要達(dá)到：開發(fā)可擴(kuò)展的計(jì)算系統(tǒng)及相關(guān)軟件，以支持太位級網(wǎng)絡(luò)傳輸性能，開發(fā)千兆 比特網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，擴(kuò)展研究和教育機(jī)構(gòu)及網(wǎng)絡(luò)連接能力。

該項(xiàng)目主要由五部分組成：

1、高性能計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（HPCS），內(nèi)容包括今后幾代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研究、系統(tǒng)設(shè)計(jì)工具、先進(jìn)的典型系統(tǒng)及原有系統(tǒng)的評價(jià)等；

2、先進(jìn)軟件技術(shù)與算法（ASTA），內(nèi)容有巨大挑戰(zhàn)問題的軟件支撐、新算法設(shè)計(jì)、軟件分支與工具、計(jì)算計(jì)算及高性能計(jì)算研究中心等；

3、國家科研與教育網(wǎng)格（NREN），內(nèi)容有中接站及10億位級傳輸?shù)难芯颗c開發(fā)；

4、基本研究與人類資源（BRHR），內(nèi)容有基礎(chǔ)研究、培訓(xùn)、教育及課程教材，被設(shè)計(jì)通過獎(jiǎng)勵(lì)調(diào)查者-開始的，長期 的調(diào)查在可升級的高性能計(jì)算中來增加創(chuàng)新意識流，通過提高教育和高性能的計(jì)算訓(xùn)練和通信來加大熟練的和訓(xùn)練有素的人員的聯(lián)營，和來提供必需的基礎(chǔ)架構(gòu)來支 持這些調(diào)查和研究活動；

5、信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)技術(shù)和應(yīng)用（IITA ），目的在于保證美國在先進(jìn)信息技術(shù)開發(fā)方面的領(lǐng)先地位。

3、 Storm

Storm是自由的開源軟件，一個(gè)分布式的、容錯(cuò)的實(shí)時(shí)計(jì)算系統(tǒng)。Storm可以非?？煽康奶幚睚嫶蟮臄?shù)據(jù)流，用于處理Hadoop的批量數(shù)據(jù)。Storm很簡單，支持許多種編程語言，使用起來非常有趣。Storm由Twitter開源而來，其它知名的應(yīng)用企業(yè)包括Groupon、淘寶、支付寶、阿里巴巴、樂元素、Admaster等等。

Storm有許多應(yīng)用領(lǐng)域：實(shí)時(shí)分析、在線機(jī)器學(xué)習(xí)、不停頓的計(jì)算、分布式RPC（遠(yuǎn)過程調(diào)用協(xié)議，一種通過網(wǎng)絡(luò)從遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)程序上請求服務(wù)）、 ETL（Extraction-Transformation-Loading的縮寫，即數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和加載）等等。Storm的處理速度驚人：經(jīng)測 試，每個(gè)節(jié)點(diǎn)每秒鐘可以處理100萬個(gè)數(shù)據(jù)元組。Storm是可擴(kuò)展、容錯(cuò)，很容易設(shè)置和操作。

4、 Apache Drill

為了幫助企業(yè)用戶尋找更為有效、加快Hadoop數(shù)據(jù)查詢的方法，Apache軟件基金會近日發(fā)起了一項(xiàng)名為“Drill”的開源項(xiàng)目。Apache Drill 實(shí)現(xiàn)了 Google’s Dremel.

據(jù)Hadoop廠商MapR Technologies公司產(chǎn)品經(jīng)理Tomer Shiran介紹，“Drill”已經(jīng)作為Apache孵化器項(xiàng)目來運(yùn)作，將面向全球軟件工程師持續(xù)推廣。

該項(xiàng)目將會創(chuàng)建出開源版本的谷歌Dremel Hadoop工具（谷歌使用該工具來為Hadoop數(shù)據(jù)分析工具的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提速）。而“Drill”將有助于Hadoop用戶實(shí)現(xiàn)更快查詢海量數(shù)據(jù)集的目的。

“Drill”項(xiàng)目其實(shí)也是從谷歌的Dremel項(xiàng)目中獲得靈感：該項(xiàng)目幫助谷歌實(shí)現(xiàn)海量數(shù)據(jù)集的分析處理，包括分析抓取Web文檔、跟蹤安裝在Android Market上的應(yīng)用程序數(shù)據(jù)、分析垃圾郵件、分析谷歌分布式構(gòu)建系統(tǒng)上的測試結(jié)果等等。

通過開發(fā)“Drill”Apache開源項(xiàng)目，組織機(jī)構(gòu)將有望建立Drill所屬的API接口和靈活強(qiáng)大的體系架構(gòu)，從而幫助支持廣泛的數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)格式和查詢語言。

5、 RapidMiner

RapidMiner是世界領(lǐng)先的數(shù)據(jù)挖掘解決方案，在一個(gè)非常大的程度上有著先進(jìn)技術(shù)。它數(shù)據(jù)挖掘任務(wù)涉及范圍廣泛，包括各種數(shù)據(jù)藝術(shù)，能簡化數(shù)據(jù)挖掘過程的設(shè)計(jì)和評價(jià)。

功能和特點(diǎn)

免費(fèi)提供數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)和庫

100%用Java代碼（可運(yùn)行在操作系統(tǒng)）

數(shù)據(jù)挖掘過程簡單，強(qiáng)大和直觀

內(nèi)部XML保證了標(biāo)準(zhǔn)化的格式來表示交換數(shù)據(jù)挖掘過程

可以用簡單腳本語言自動進(jìn)行大規(guī)模進(jìn)程

多層次的數(shù)據(jù)視圖，確保有效和透明的數(shù)據(jù)

圖形用戶界面的互動原型

命令行（批處理模式）自動大規(guī)模應(yīng)用

Java API（應(yīng)用編程接口）

簡單的插件和推廣機(jī)制

強(qiáng)大的可視化引擎，許多尖端的高維數(shù)據(jù)的可視化建模

400多個(gè)數(shù)據(jù)挖掘運(yùn)營商支持

耶魯大學(xué)已成功地應(yīng)用在許多不同的應(yīng)用領(lǐng)域，包括文本挖掘，多媒體挖掘，功能設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)流挖掘，集成開發(fā)的方法和分布式數(shù)據(jù)挖掘。

6、 Pentaho BI

Pentaho BI 平臺不同于傳統(tǒng)的BI 產(chǎn)品，它是一個(gè)以流程為中心的，面向解決方案（Solution）的框架。其目的在于將一系列企業(yè)級BI產(chǎn)品、開源軟件、API等等組件集成起來，方便商務(wù)智能應(yīng)用的開發(fā)。它的出現(xiàn)，使得一系列的面向商務(wù)智能的獨(dú)立產(chǎn)品如Jfree、Quartz等等，能夠集成在一起，構(gòu)成一項(xiàng)項(xiàng)復(fù)雜的、完整的商務(wù)智能解決方案。

Pentaho BI 平臺，Pentaho Open BI 套件的核心架構(gòu)和基礎(chǔ)，是以流程為中心的，因?yàn)槠渲袠锌刂破魇且粋€(gè)工作流引擎。工作流引擎使用流程定義來定義在BI 平臺上執(zhí)行的商業(yè)智能流程。流程可以很容易的被定制，也可以添加新的流程。BI 平臺包含組件和報(bào)表，用以分析這些流程的性能。目前，Pentaho的主要組成元素包括報(bào)表生成、分析、數(shù)據(jù)挖掘和工作流管理等等。這些組件通過 J2EE、WebService、SOAP、HTTP、Java、JavaScript、Portals等技術(shù)集成到Pentaho平臺中來。 Pentaho的發(fā)行，主要以Pentaho SDK的形式進(jìn)行。

Pentaho SDK共包含五個(gè)部分：Pentaho平臺、Pentaho示例數(shù)據(jù)庫、可獨(dú)立運(yùn)行的Pentaho平臺、Pentaho解決方案示例和一個(gè)預(yù)先配制好的 Pentaho網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器。其中Pentaho平臺是Pentaho平臺最主要的部分，囊括了Pentaho平臺源代碼的主體；Pentaho數(shù)據(jù)庫為 Pentaho平臺的正常運(yùn)行提供的數(shù)據(jù)服務(wù)，包括配置信息、Solution相關(guān)的信息等等，對于Pentaho平臺來說它不是必須的，通過配置是可以用其它數(shù)據(jù)庫服務(wù)取代的；可獨(dú)立運(yùn)行的Pentaho平臺是Pentaho平臺的獨(dú)立運(yùn)行模式的示例，它演示了如何使Pentaho平臺在沒有應(yīng)用服務(wù)器支持的情況下獨(dú)立運(yùn)行；

Pentaho解決方案示例是一個(gè)Eclipse工程，用來演示如何為Pentaho平臺開發(fā)相關(guān)的商業(yè)智能解決方案。

Pentaho BI 平臺構(gòu)建于服務(wù)器，引擎和組件的基礎(chǔ)之上。這些提供了系統(tǒng)的J2EE 服務(wù)器，安全，portal，工作流，規(guī)則引擎，圖表，協(xié)作，內(nèi)容管理，數(shù)據(jù)集成，分析和建模功能。這些組件的大部分是基于標(biāo)準(zhǔn)的，可使用其他產(chǎn)品替換之。

7、 SAS Enterprise Miner

§ 支持整個(gè)數(shù)據(jù)挖掘過程的完備工具集

§ 易用的圖形界面,適合不同類型的用戶快速建模

§ 強(qiáng)大的模型管理和評估功能

§ 快速便捷的模型發(fā)布機(jī)制, 促進(jìn)業(yè)務(wù)閉環(huán)形成

數(shù)據(jù)分析算法

大數(shù)據(jù)分析主要依靠機(jī)器學(xué)習(xí)和大規(guī)模計(jì)算。機(jī)器學(xué)習(xí)包括監(jiān)督學(xué)習(xí)、非監(jiān)督學(xué)習(xí)、強(qiáng)化學(xué)習(xí)等，而監(jiān)督學(xué)習(xí)又包括分類學(xué)習(xí)、回歸學(xué)習(xí)、排序?qū)W習(xí)、匹配學(xué)習(xí)等（見圖1）。分類是最常見的機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用問題，比如垃圾郵件過濾、人臉檢測、用戶畫像、文本情感分析、網(wǎng)頁歸類等，本質(zhì)上都是分類問題。分類學(xué)習(xí)也是機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，研究最徹底、使用最廣泛的一個(gè)分支。

最近、Fernández-Delgado等人在JMLR（Journal of Machine Learning Research，機(jī)器學(xué)習(xí)頂級期刊）雜志發(fā)表了一篇有趣的論文。他們讓179種不同的分類學(xué)習(xí)方法（分類學(xué)習(xí)算法）在UCI 121個(gè)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了“大比武”（UCI是機(jī)器學(xué)習(xí)公用數(shù)據(jù)集，每個(gè)數(shù)據(jù)集的規(guī)模都不大）。結(jié)果發(fā)現(xiàn)Random Forest（隨機(jī)森林）和SVM（支持向量機(jī)）名列第一、第二名，但兩者差異不大。在84.3%的數(shù)據(jù)上、Random Forest壓倒了其它90%的方法。也就是說，在大多數(shù)情況下，只用Random Forest 或 SVM事情就搞定了。

KNN

K最近鄰算法。給定一些已經(jīng)訓(xùn)練好的數(shù)據(jù)，輸入一個(gè)新的測試數(shù)據(jù)點(diǎn)，計(jì)算包含于此測試數(shù)據(jù)點(diǎn)的最近的點(diǎn)的分類情況，哪個(gè)分類的類型占多數(shù)，則此測試點(diǎn)的分類與此相同，所以在這里,有的時(shí)候可以復(fù)制不同的分類點(diǎn)不同的權(quán)重。近的點(diǎn)的權(quán)重大點(diǎn)，遠(yuǎn)的點(diǎn)自然就小點(diǎn)。詳細(xì)介紹鏈接

Naive Bayes

樸素貝葉斯算法。樸素貝葉斯算法是貝葉斯算法里面一種比較簡單的分類算法，用到了一個(gè)比較重要的貝葉斯定理，用一句簡單的話概括就是條件概率的相互轉(zhuǎn)換推導(dǎo)。詳細(xì)介紹鏈接

樸素貝葉斯分類是一種十分簡單的分類算法，叫它樸素貝葉斯分類是因?yàn)檫@種方法的思想真的很樸素，樸素貝葉斯的思想基礎(chǔ)是這樣的：對于給出的待分類項(xiàng)，求解在此項(xiàng)出現(xiàn)的條件下各個(gè)類別出現(xiàn)的概率，哪個(gè)最大，就認(rèn)為此待分類項(xiàng)屬于哪個(gè)類別。通俗來說，就好比這么個(gè)道理，你在街上看到一個(gè)黑人，我問你你猜這哥們哪里來的，你十有八九猜非洲。為什么呢？因?yàn)楹谌酥蟹侵奕说谋嚷首罡?，?dāng)然人家也可能是美洲人或亞洲人，但在沒有其它可用信息下，我們會選擇條件概率最大的類別，這就是樸素貝葉斯的思想基礎(chǔ)。

SVM

支持向量機(jī)算法。支持向量機(jī)算法是一種對線性和非線性數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的方法，非線性數(shù)據(jù)進(jìn)行分類的時(shí)候可以通過核函數(shù)轉(zhuǎn)為線性的情況再處理。其中的一個(gè)關(guān)鍵的步驟是搜索最大邊緣超平面。詳細(xì)介紹鏈接

Apriori

Apriori算法是關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘算法，通過連接和剪枝運(yùn)算挖掘出頻繁項(xiàng)集，然后根據(jù)頻繁項(xiàng)集得到關(guān)聯(lián)規(guī)則，關(guān)聯(lián)規(guī)則的導(dǎo)出需要滿足最小置信度的要求。詳細(xì)介紹鏈接

PageRank

網(wǎng)頁重要性/排名算法。PageRank算法最早產(chǎn)生于Google,核心思想是通過網(wǎng)頁的入鏈數(shù)作為一個(gè)網(wǎng)頁好快的判定標(biāo)準(zhǔn)，如果1個(gè)網(wǎng)頁內(nèi)部包含了多個(gè)指向外部的鏈接，則PR值將會被均分，PageRank算法也會遭到LinkSpan攻擊。詳細(xì)介紹鏈接

RandomForest

隨機(jī)森林算法。算法思想是決策樹+boosting.決策樹采用的是CART分類回歸數(shù),通過組合各個(gè)決策樹的弱分類器,構(gòu)成一個(gè)最終的強(qiáng)分類器,在構(gòu)造決策樹的時(shí)候采取隨機(jī)數(shù)量的樣本數(shù)和隨機(jī)的部分屬性進(jìn)行子決策樹的構(gòu)建,避免了過分?jǐn)M合的現(xiàn)象發(fā)生。詳細(xì)介紹鏈接

Artificial Neural Network

“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”這個(gè)詞實(shí)際是來自于生物學(xué)，而我們所指的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)正確的名稱應(yīng)該是“人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)（ANNs）”。

人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也具有初步的自適應(yīng)與自組織能力。在學(xué)習(xí)或訓(xùn)練過程中改變突觸權(quán)重值，以適應(yīng)周圍環(huán)境的要求。同一網(wǎng)絡(luò)因?qū)W習(xí)方式及內(nèi)容不同可具有不同的功能。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)具有學(xué)習(xí)能力的系統(tǒng)，可以發(fā)展知識，以致超過設(shè)計(jì)者原有的知識水平。通常，它的學(xué)習(xí)訓(xùn)練方式可分為兩種，一種是有監(jiān)督或稱有導(dǎo)師的學(xué)習(xí)，這時(shí)利用給定的樣本標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類或模仿；另一種是無監(jiān)督學(xué)習(xí)或稱無為導(dǎo)師學(xué)習(xí)，這時(shí)，只規(guī)定學(xué)習(xí)方式或某些規(guī)則，則具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容隨系統(tǒng)所處環(huán)境 （即輸入信號情況）而異，系統(tǒng)可以自動發(fā)現(xiàn)環(huán)境特征和規(guī)律性，具有更近似人腦的功能。