问题

统计学专业的学生应该具备哪些必备的知识?

回答
好,作为一名统计学专业的过来人,我想跟你聊聊我们这行到底得会点啥,才能在这条路上走得顺畅,甚至做出点名堂来。别总以为统计就是数数、画图那么简单,背后的门道可多了。

一、 数学基础:这是你的地基,得牢固!

微积分: 别看到“微积分”三个字就打哆嗦。统计学里的概率密度函数、期望值、方差这些核心概念,都离不开积分和导数。想理解模型背后的原理,想写出自己的算法,微积分是你绕不过去的坎。比如,知道一个连续型随机变量的概率密度函数长什么样,怎么通过积分求出它在某个区间的概率,这就是微积分的直接应用。
线性代数: 数据往往是矩阵和向量的形式存在的。线性回归、主成分分析(PCA)、因子分析等等,哪一样不跟矩阵打交道?向量空间、矩阵运算、特征值、特征向量,这些是理解高维数据处理和降维技术的基础。没有它,你连很多现成的统计模型怎么工作都弄不明白。
概率论: 这简直就是统计学的灵魂!概率论是你理解不确定性、随机事件发生规律的理论武器。离散型和连续型随机变量、概率分布(二项分布、泊松分布、正态分布、指数分布等等),期望与方差,大数定律、中心极限定理……这些都是你分析数据、构建模型的基础。比如,你知道“中心极限定理”是怎么让我们用正态分布去近似很多其他分布的吗?这直接关系到我们做统计推断的有效性。

二、 统计学核心理论:这是你的骨架,得撑起来!

描述性统计: 这是最基础的,但也很重要。数据的集中趋势(均值、中位数、众数)、离散程度(方差、标准差、四分位数)、分布形状(偏度、峰度)等等,都是你初步了解数据的工具。怎么用图表(直方图、箱线图、散点图)直观地展示数据特征,也是必不可少的技能。
统计推断: 这才是统计学真正的魅力所在。我们从样本数据出发,去推断总体的情况。
参数估计: 点估计(矩估计、最大似然估计)和区间估计。你知道怎么计算一个置信区间,来表达我们对总体均值大概范围的把握吗?
假设检验: 这是检验我们对总体猜想是否成立的利器。T检验、Z检验、卡方检验、F检验……每种检验都有其适用的场景和检验的逻辑。理解P值是什么意思,怎么根据它来做决策,是核心技能。比如,我们想知道一种新的药物是不是真的有效,就需要通过假设检验来判断。
回归分析: 这是最常用、也是最重要的统计模型之一。
简单线性回归: 建立一个自变量和一个因变量之间的线性关系。
多元线性回归: 同时考虑多个自变量对因变量的影响。理解回归系数的含义、如何评估模型的拟合优度(R方、调整R方)、如何进行模型诊断(残差分析)是关键。
广义线性模型(GLM): 比如逻辑回归,用于处理二分类或多分类响应变量,这是在很多领域(如医学、金融)都非常重要的工具。
方差分析(ANOVA): 用于比较两个或多个组的均值是否存在显著差异。比如,你想比较三种不同教学方法对学生成绩的影响,ANOVA就是你的好帮手。
时间序列分析: 如果你要处理按时间顺序排列的数据(如股票价格、销售额),那么时间序列分析就是必需的。ARIMA模型、指数平滑法等,可以帮助你预测未来的趋势。
抽样调查: 了解各种抽样方法(简单随机抽样、分层抽样、整群抽样)及其优缺点,知道如何设计一个科学的抽样方案,以获得具有代表性的样本数据。

三、 编程与软件应用:这是你的工具箱,得会用!

编程语言:
R语言: 毫无疑问,这是统计学界的“瑞士军刀”。从数据处理、可视化到各种高级统计模型的实现,R几乎无所不能。它的社区非常活跃,有很多现成的包(package)可以学习和使用。
Python: 随着数据科学的兴起,Python也越来越重要。它在数据处理(Pandas)、科学计算(NumPy)、机器学习(Scikitlearn)等方面表现出色,而且生态系统非常完善。
统计软件:
SPSS、SAS: 这些是传统的统计分析软件,在一些企业和研究机构仍然广泛使用。了解它们的基本操作和主要功能会让你更有竞争力。
Excel: 虽然功能有限,但在日常的数据整理和简单分析中,Excel依然是不可或缺的工具。

四、 数据处理与清洗:这是你的实战准备,得下功夫!

数据获取: 知道如何从各种来源获取数据,比如数据库、API、网页爬取等。
数据清洗: 现实世界的数据很少是完美的,你必须学会处理缺失值、异常值、重复值,以及数据格式的统一。这是“Garbage in, garbage out”的定律,脏数据分析出来的结果毫无意义。
数据转换与整理: 如何进行数据合并、拆分、重塑(长宽格式转换),如何创建新的变量,这些都是日常工作中非常普遍的需求。

五、 机器学习基础:这是你的进阶之路,得有视野!

监督学习: 回归(线性回归、逻辑回归的进阶)、分类(决策树、支持向量机SVM、K近邻KNN、朴素贝叶斯)。
无监督学习: 聚类(Kmeans)、降维(PCA)。
模型评估与选择: 过拟合、欠拟合的概念,交叉验证,以及各种评估指标(准确率、召回率、F1分数、ROC曲线等)。

六、 数据可视化:这是你的沟通桥梁,得有表现力!

图表类型: 柱状图、折线图、散点图、箱线图、饼图、热力图等等,知道每种图表适合展示什么类型的数据和信息。
可视化工具/库:
R语言: `ggplot2` 是非常强大的可视化库。
Python: `Matplotlib`、`Seaborn`、`Plotly` 等。
好的可视化原则: 简洁、清晰、准确地传达信息,避免误导。一个好的图表能让你事半功倍。

七、 领域知识与沟通能力:这是你的软实力,得培养!

领域知识: 你统计学知识再强,如果不懂得你所分析的领域(比如金融、医疗、市场营销),你就很难提出有价值的洞察。所以,积极学习你工作或研究领域的背景知识非常重要。
沟通能力: 你分析出了再好的结果,如果不能清晰、有效地传达给非统计背景的人(老板、客户、同事),那也等于零。你需要用通俗易懂的语言解释复杂的统计概念和分析结果,并且能够根据他们的反馈进行调整。

一些过来人的建议:

1. 多动手实践: 光看书是没用的,一定要多找数据集来练习,无论是课程作业、Kaggle竞赛还是自己感兴趣的数据,动手才能让你真正理解和掌握。
2. 理解背后的原理: 不要只满足于调用一个函数就出结果,试着去理解这个函数或模型是怎么工作的,背后的数学原理是什么。这样你才能在遇到问题时知道如何解决,或者自己构建新的方法。
3. 保持好奇心和学习热情: 统计学和数据科学领域发展非常快,新的方法和工具层出不穷。保持学习的动力,去探索新的知识领域,你会发现这个专业非常有意思。
4. 学会提问和寻求帮助: 遇到不懂的,不要害怕提问,向同学、老师、以及线上的社区(如Stack Overflow)寻求帮助。

总而言之,统计学是一个非常扎实且应用广泛的专业。它需要你具备坚实的数学功底,深入理解统计理论,熟练掌握编程工具,并且拥有良好的沟通能力。这条路或许不容易,但当你真正能用数据说话,解决实际问题的时候,那种成就感是无与伦比的。加油!

网友意见

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睡前随便叨逼几下:

  1. 要会编程,不然你很难折腾数据(能够对Data进行提取,清理,和建模)。
  2. 要对数据有感觉,所谓Data Sense。给你一个数据集,搞清楚有没有Sample Bias,Distribution长啥样,是不是有Heavy tail,数据缺失情况等等,还有造成这些情况的原因。所谓对数据要有一个整体的把握。
  3. 统计作为一门应用学科其实归根到底是为了从数据中找到insight来解决问题的。所以不要纠结什么模型好什么算法好,或者喜欢这个鄙视那个。如果把你的问题比作一个特定的敌人,那么频率派,贝叶斯,机器学习,甚至深度学习那一套算法,都应该是你武器库中的手枪,步枪,手榴弹,大炮,甚至导弹,什么特定武器最好解决那个特定的敌人就用哪个(不排除组合使用多种武器的情况)。
  4. 找到另外一个你感兴趣的,甚至想从事的方向和学科,去了解他们的东西,去学习统计学在这些领域应用的成功案例。比如经济学,社会学,生物制药,教育学,心理学,互联网,地理,大气环境等等方向和学科都是重度依赖统计学的领域。这样的好处是(1):可以更轻松地进入相关行业,(2):可以认识更多朋友,找到合作机会(3):带着这些学科的问题来学统计学,学习效果更好。
  5. 多读书,多做题,多敲代码(R,Python什么的每天没事敲敲文档多看看)。我个人认为吧,统计不算一门很容易上手的学科,搞懂大量的统计学概念,模型,和培养出对数据的“感觉”是需要花上大量时间去慢慢“磨”的(可能我人太水+比较愚钝吧lol)。如果有终生学习(life long learning)的习惯,那最好了。至于什学习资料,链接啊之前答主列了一大把嗯。我在知乎其他回答里应该也多少提到了那么一些吧。
  6. 学一些沟通和说话技巧,努力提升和人合作的能力。统计师在工作中经常需要和其他背景的人合作做项目,一起解决问题。一定要学会把艰深的统计概念和建立的模型,用简单易懂的语言,向没有任何统计背景的人解释清楚的能力。
  7. 好好练写作,努力提升PPT功力,多练习演讲。到了工作后你会惊讶地发现统计师需要经常在会议中做报告做演讲。观众往往会是你的非统计背景的同事,或者你的老板。(感觉和6有点重复了)

顺便安利一发著名统计学家吴喜之老师的一篇采访文章。我特别喜欢吴老师在这里面说的话,说得很好,对我很有启发:

成不了AI高手?因为你根本不懂数据!听听这位老教授多年心血练就的最实用统计学

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其他的想到了再说。。。。。。。。

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1、逛论坛,拓思路;强烈建议你去读读统计之都cos.name/,上的关于学习的文章,特别是该网站创办人之一谢益辉写的几篇给学弟学妹的几篇文章,比如第一篇《统计学的领域》cos.name/2008/11/domain,相信你会一些不一样的思考和收获;

2、勤思考,多动脑;统计也是一门工具,首先你得会用这门工具。问题是大部分老师上统计学课程的时候,往往一到统计学关键的地方重视就不够,而关于不那么重要的计算和证明倒是很重视……比如统计里的思想方面,关于P值你理解的透彻吗?假设检验的逻辑是什么?为什么要这么假设?出现钟形曲线就是正态吗?理论研究的往往是有放回的抽样,而现实中我们应用于无放回抽样,这样可行吗?多元统计中那么多方法都是有用的吗,有些是可以等价的吗?虚拟变量的引入合理吗?…………我希望你学习的时候不要只是被动的看每个新的知识点,有可能课本上简简单单的一句话,在统计史上就是几十年的发展,一定要从本质上想明白新的知识引入的必要性和连续性。

3、勤练习,软件熟;一定要熟练一门统计软件,目前主流的软件有SAS(医学上很多必须使用这个)、SPSS、R和matlab等,其中R是完全开源的免费软件,更新快,功能强大,应用面逐渐扩大,尤其利于画图,相对比较易学,是目前热门的新软件。一般来讲,统计的知识理解不好,软件基本上就不太能用好,相辅相成,希望同步提高。

4、开眼界,广知识;上面说了,统计也是一个工具,统计学的发展也是各个知识点的交融,所以一定要运用统计知识去用于其他领域,可以说统计可以运用于各个领域。有大家这样说:

在终极的分析中,一切知识都是历史;在抽象的意义下,一切科学都是数学;在理性的基础上,所有的判断都是统计。——C.R.劳《统计与真理》

看经济中计量经济学、医学统计、数据挖掘、生物统计、农业统计(想当年IFisher可是在农场开拓了统计的新发展)等,总之,多了解下其他学科的知识,为自己以后的发展拓宽渠道。5、有能量,钻数学。数学的《实变函数》《测度论》《高等统计学》等相关课程可以让你更摸清统计的根在哪,还可以往哪走》

最后,祝你统计之路,越走越宽。

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