统计代写|数据可视化代写Data visualization代考|BINF7003

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数据可视化是将信息转化为视觉背景的做法,如地图或图表,使数据更容易被人脑理解并从中获得洞察力。数据可视化的主要目标是使其更容易在大型数据集中识别模式、趋势和异常值。

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  • Longitudinal Data Analysis 纵向数据分析
  • Foundations of Data Science 数据科学基础
统计代写|数据可视化代写Data visualization代考|BINF7003

统计代写|数据可视化代写Data visualization代考|In the Beginning

It was only much later that words for objects and concepts found a physical expression in inscriptions, initially as pictographs on clay tablets in Mesopotamia around 3100 BCE and independently in Egypt, China, and elsewhere. These were picture-writing systems: a sequence of pictographs, ${ }^{1}$ such as Egyptian hieroglyphs, could be used to tell a story of a conquest or the life of a pharaoh or even record the mundane facts of a harvest or a debt.

Written language originated in pictures. Like later alphabetic writing systems, the key feature was that they were productive: A limited number of iconic symbols could be used to express a nearly infinite number of thoughts and ideas. However, the first physical inscriptions did not appear as a sign by the watering hole warning of a lion or in a marriage proposal; rather, they were used to record numbers.

The idea of a number is very old indeed, and ancient ways of writing down numbers can be traced back to Paleolithic tally sticks (dating from the Aurignacian, approximately 30,000 years ago), in which notches were cut into a bone, ostensibly to represent counts of something of interest, such as to keep track of domestic animals. A notch was made when an animal was released to pasture; later, when it returned, the shepherd’s thumb would be moved down the stick, notch by notch. If the last returning animal ended with the last notch, the shepherd would be assured that all was well. Such a system, while a vast improvement on trusting counts to memory, had room for improvement. Adding an additional animal (a birth) was easy-just add another notch-but subtracting (due to a predator in the neighborhood or mutton for lunch) was more difficult and might require carving a new stick. Keeping separate track of different kinds of animals (say, goats and sheep) could be done with additional sticks for each type, but it would quickly become cumbersome to carry them around and to remember which was which.

Over time, the system of counting sticks evolved, as shown in Figure 1.1. Around 3300 BCE the Sumerians in Mesopotamia used cuneiform symbols on clay tablets to record information about trade and agriculture (Figure 1.1a). The pre-Columbian Incans in South America transformed counting sticks into quipus, which were ropes into which were tied knots that served the same role as notches. But knots could be untied, allowing subtraction (Figure 1.1b). Also, two or more such ropes, each representing a different kind of animal, could be tied together and easily carried wrapped around the waist or thrown over the shoulder.

统计代写|数据可视化代写Data visualization代考|1 Some of the graphic forms used to represent numbers

(a) A clay cuneiform tablet dated as 3300-3100 BCE, giving an account of yields of barley; (b) quipus, a system of knots tied in ropes used by South American Incas, around $1000 \mathrm{CE}$; (c) symbols used in Mayan culture, around $500 \mathrm{CE}$, showing the numbers $0-19 ;$ (d) a scheme proposed by John W. Tukey (1977) to tally counts of observations by hand, using dots and lines in groups of 10. Sources: (a) Britannica.com; (b) L. Leland Locke, The Ancient Quipu, Washington, DC: The American Museum of Natural History, 1923, fig. $1_{\text {; }}$ (c) Neuromancer2K4 / Bryan Derksen / Wikimedia Commons / GNU Free Documentation License; (d) Pinethicket / Wikimedia Commons/GNU Free Documentation License.

The Mayan culture around 100 BCE used a sophisticated number system, probably the most advanced in the world at the time (Figure 1.1c). It used base 20 , most likely developed from counting on fingers and toes. The numerals from 0 to 19 used only three symbols, representing zero (a shell shape), one (a dot), and five (a horizontal bar). After the number 19, larger numbers were written in a vertical place value format using powers of $20: 1,20,400,8000$, and so on; thus, the number 826 was represented by symbols for $(2 \times 400)+$ $(1 \times 20)+6$. This made it relatively easy to both add and subtract.

统计代写|数据可视化代写Data visualization代考|The Evolution of Pictures

Perhaps the best known of the very early examples of human visualizations are found in the Lascaux caves near the French village of Montignac in the Dorgogne region. The cave walls contain nearly 2,000 remarkable drawings of animals, human-like figures, and abstract or geometric signs, which carbon dating has estimated to be about 17,300 years old. The inhabitants of these caves were among the oldest known modern humans (Homo sapiens), called Cro-Magnon man.

A small section of what is now called the Chamber of the Bulls is shown in Plate 1. It is hard to get a sense of their majesty from this one image, but the collection is spectacular by any measure. Henri Édouard Prosper Breuil ${ }^{4}$ [1877-1961], the first archaeological expert to view the cave, called the drawings in the Axial Gallery of the cave “The Sistine Chapel of prehistoric man.” After seeing them in the public re-creation of Lascaux II, a modern viewer would find it difficult to ever again think of these ancestors as primitive people.

It may seem surprising for us to start this tour of the history of visualization so early, and with images, that, although impressive artistically, might be considered too far afield. Yet, there are deeper lessons here. When we view images from this history, our questions usually are: What were they thinking? Why did they draw them? What can we learn from them today? Indeed, such questions form a main theme of this book.

We can only speculate on these early cave paintings. A naive view suggests that they might reflect a celebratory display of past hunting success. But this is wrong-other evidence shows that these early dwellers in the Vézère valley hunted reindeer primarily, and there are no images of reindeer on the cave walls.

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数据可视化代考

统计代写|数据可视化代写Data visualization代考|In the Beginning

直到很久以后,物体和概念的文字才在铭文中找到了物理表达,最初是公元前 3100 年左右在美索不达米亚的泥板上的象形文字,后来在埃及、中国和其他地方独立出现。这些是图画书写系统:一系列象形文字,1例如埃及的象形文字,可以用来讲述征服的故事或法老的生平,甚至可以记录收成或债务的平凡事实。

书面语言起源于图片。与后来的字母书写系统一样,关键特征是它们的生产力:有限数量的标志性符号可用于表达几乎无限数量的思想和想法。然而,最初的物理铭文并没有作为狮子的水坑警告或求婚的标志出现。相反,它们被用来记录数字。

数字的概念确实非常古老,写下数字的古老方式可以追溯到旧石器时代的计数棒(可追溯到大约 30,000 年前的 Aurignacian),其中的凹口被切入骨头,表面上代表计数感兴趣的事情,例如跟踪家畜。当动物被释放到牧场时,会形成一个缺口;后来,当它回来时,牧羊人的拇指会顺着棍子一点一点地移动。如果最后一只返回的动物以最后一个缺口结束,牧羊人将确信一切都很好。这样的系统虽然在信任计数方面有了很大的改进,但仍有改进的余地。添加额外的动物(出生)很容易——只需添加另一个缺口——但减去(由于附近有捕食者或午餐吃羊肉)更困难,可能需要雕刻一根新棍子。单独跟踪不同种类的动物(例如山羊和绵羊)可以通过为每种类型添加额外的棍子来完成,但是携带它们并记住哪个是哪个很快就会变得很麻烦。

随着时间的推移,计数棒系统不断发展,如图 1.1 所示。大约公元前 3300 年,美索不达米亚的苏美尔人在泥板上使用楔形文字符号来记录有关贸易和农业的信息(图 1.1a)。南美洲前哥伦布时期的印加人将计数棒变成了quipus,它是绳索,上面系着结,起到与凹口相同的作用。但是可以解开结,允许减法(图 1.1b)。此外,两根或多根这样的绳子,每根都代表一种不同的动物,可以绑在一起,很容易绕在腰间或挂在肩膀上。

统计代写|数据可视化代写Data visualization代考|1 Some of the graphic forms used to represent numbers

(a) 公元前 3300-3100 年的粘土楔形文字板,记载了大麦的产量;(b) quipus,一种系在南美印加人使用的绳索上的结系统,在1000C和; (c) 玛雅文化中使用的符号,周围500C和, 显示数字0−19;(d) John W. Tukey (1977) 提出的一种方案,使用 10 个一组的点和线来手动统计观察次数。资料来源:(a) Britannica.com;(b) L. Leland Locke,The Ancient Quipu,华盛顿特区:美国自然历史博物馆,1923 年,图。1; (c) Neuromancer2K4 / Bryan Derksen / Wikimedia Commons / GNU 自由文档许可证;(d) Pinethicket/Wikimedia Commons/GNU 自由文档许可证。

公元前 100 年左右的玛雅文化使用了一种复杂的数字系统,这可能是当时世界上最先进的(图 1.1c)。它使用 20 为底数,很可能是从数手指和脚趾发展而来的。从 0 到 19 的数字只使用了三个符号,分别代表零(贝壳形状)、一(点)和五(横条)。在数字 19 之后,更大的数字以垂直位值格式使用20:1,20,400,8000, 等等; 因此,数字 826 用符号表示(2×400)+ (1×20)+6. 这使得加法和减法都相对容易。

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在多尔戈涅地区的法国蒙蒂尼亚克村附近的拉斯科洞穴中,可能最著名的人类可视化的早期例子。洞穴墙壁包含近 2,000 幅非凡的动物图画、类人人物以及抽象或几何符号,碳测年法估计这些图画已有 17,300 年的历史。这些洞穴的居民是已知最古老的现代人类(智人)之一,被称为克罗马农人。

图 1 展示了现在被称为公牛厅的一小部分。很难从这张图片中感受到它们的威严,但无论以何种标准衡量,这个收藏都非常壮观。Henri Édouard Prosper Breuil4[1877-1961],第一位观察该洞穴的考古专家,将洞穴轴向画廊中的图纸称为“史前人类的西斯廷教堂”。在公开再现拉斯科二世之后,现代观众会发现很难再将这些祖先视为原始人。

对于我们来说,如此早地开始这次可视化历史之旅似乎令人惊讶,而且图像虽然在艺术上令人印象深刻,但可能被认为太遥远了。然而,这里有更深层次的教训。当我们查看这段历史的图像时,我们的问题通常是:他们在想什么?他们为什么画它们?今天我们可以从他们身上学到什么?事实上,这些问题构成了本书的一个主题。

我们只能推测这些早期的洞穴壁画。一种天真的观点表明,它们可能反映了过去狩猎成功的庆祝展示。但这是错误的——其他证据表明,Vézère 山谷的这些早期居民主要猎杀驯鹿,而洞穴墙壁上没有驯鹿的图像。

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金融工程代写

金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题,以及设计新的和创新的金融产品。

非参数统计代写

非参数统计指的是一种统计方法,其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型;这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。

广义线性模型代考

广义线性模型(GLM)归属统计学领域,是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。

术语 广义线性模型(GLM)通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归,以及方差分析和方差分析(仅含固定效应)。

有限元方法代写

有限元方法(FEM)是一种流行的方法,用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。

有限元是一种通用的数值方法,用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程(即一些边界值问题)。为了解决一个问题,有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分,称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的,它是通过构建对象的网格来实现的:用于求解的数值域,它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统,以模拟整个问题。然后,有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。

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随机分析代写


随机微积分是数学的一个分支,对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。

时间序列分析代写

随机过程,是依赖于参数的一组随机变量的全体,参数通常是时间。 随机变量是随机现象的数量表现,其时间序列是一组按照时间发生先后顺序进行排列的数据点序列。通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值(如1秒,5分钟,12小时,7天,1年),因此时间序列可以作为离散时间数据进行分析处理。研究时间序列数据的意义在于现实中,往往需要研究某个事物其随时间发展变化的规律。这就需要通过研究该事物过去发展的历史记录,以得到其自身发展的规律。

回归分析代写

多元回归分析渐进(Multiple Regression Analysis Asymptotics)属于计量经济学领域,主要是一种数学上的统计分析方法,可以分析复杂情况下各影响因素的数学关系,在自然科学、社会和经济学等多个领域内应用广泛。

MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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