Building Machine Learning and Deep Learning Models on Google Cloud Platform.pdf - Building Machine Learning and Deep Learning Models on Google Cloud

Building Machine Learning and Deep Learning Models on Google Cloud Platform.pdf

This preview shows page 1 out of 703 pages.

You've reached the end of your free preview.

Want to read all 703 pages?

Unformatted text preview: Building Machine Learning and Deep Learning Models on Google Cloud Platform A Comprehensive Guide for Beginners — Ekaba Bisong Building Machine Learning and Deep Learning Models on Google Cloud Platform A Comprehensive Guide for Beginners Ekaba Bisong Building Machine Learning and Deep Learning Models on Google Cloud Platform: A Comprehensive Guide for Beginners Ekaba Bisong OTTAWA, ON, Canada ISBN-13 (pbk): 978-1-4842-4469-2 ISBN-13 (electronic): 978-1-4842-4470-8 Copyright © 2019 by Ekaba Bisong This work is subject to copyright. All rights are reserved by the Publisher, whether the whole or part of the material is concerned, specifically the rights of translation, reprinting, reuse of illustrations, recitation, broadcasting, reproduction on microfilms or in any other physical way, and transmission or information storage and retrieval, electronic adaptation, computer software, or by similar or dissimilar methodology now known or hereafter developed. Trademarked names, logos, and images may appear in this book. Rather than use a trademark symbol with every occurrence of a trademarked name, logo, or image we use the names, logos, and images only in an editorial fashion and to the benefit of the trademark owner, with no intention of infringement of the trademark. The use in this publication of trade names, trademarks, service marks, and similar terms, even if they are not identified as such, is not to be taken as an expression of opinion as to whether or not they are subject to proprietary rights. While the advice and information in this book are believed to be true and accurate at the date of publication, neither the authors nor the editors nor the publisher can accept any legal responsibility for any errors or omissions that may be made. The publisher makes no warranty, express or implied, with respect to the material contained herein. Managing Director, Apress Media LLC: Welmoed Spahr Acquisitions Editor: Susan McDermott Development Editor: Laura Berendson Coordinating Editor: Rita Fernando Cover designed by eStudioCalamar Cover image designed by Freepik ( ) Distributed to the book trade worldwide by Springer Science+Business Media New York, 233 Spring Street, 6th Floor, New York, NY 10013. Phone 1-800-SPRINGER, fax (201) 348-4505, e-mail [email protected], or visit . Apress Media, LLC is a California LLC and the sole member (owner) is Springer Science + Business Media Finance Inc (SSBM Finance Inc). SSBM Finance Inc is a Delaware corporation. For information on translations, please e-mail [email protected], or visit rights-permissions. Apress titles may be purchased in bulk for academic, corporate, or promotional use. eBook versions and licenses are also available for most titles. For more information, reference our Print and eBook Bulk Sales web page at . Any source code or other supplementary material referenced by the author in this book is available to readers on GitHub via the book's product page, located at . For more detailed information, please visit . Printed on acid-free paper This book is dedicated to the Sovereign and Holy Triune God who created the Heavens and the Earth and is the source of all intelligence. To my parents Prof. and Prof. (Mrs.) Francis and Nonso Bisong, my mentors Prof. John Oommen and late Prof. Pius Adesanmi, and to Rasine, my best friend and companion. Table of Contents About the Author����������������������������������������������������������������������������������������������������xxi About the Technical Reviewer������������������������������������������������������������������������������xxiii Acknowledgments�������������������������������������������������������������������������������������������������xxv Introduction���������������������������������������������������������������������������������������������������������xxvii Part I: Getting Started with Google Cloud Platform���������������������������������������� 1 Chapter 1: What Is Cloud Computing?���������������������������������������������������������������������� 3 Categories of Cloud Solutions������������������������������������������������������������������������������������������������������� 4 Cloud Computing Models�������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 5 Chapter 2: An Overview of Google Cloud Platform Services������������������������������������� 7 Cloud Compute������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 7 Cloud Storage������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 8 Big Data and Analytics������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 9 Cloud Artificial Intelligence (AI)��������������������������������������������������������������������������������������������������� 10 Chapter 3: The Google Cloud SDK and Web CLI������������������������������������������������������ 11 Setting Up an Account on Google Cloud Platform����������������������������������������������������������������������� 12 GCP Resources: Projects������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 14 Accessing Cloud Platform Services�������������������������������������������������������������������������������������������� 16 Account Users and Permissions������������������������������������������������������������������������������������������������� 16 The Cloud Shell��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 17 Google Cloud SDK����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 19 v Table of Contents Chapter 4: Google Cloud Storage (GCS)������������������������������������������������������������������ 25 Create a Bucket��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 25 Uploading Data to a Bucket��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 27 Delete Objects from a Bucket����������������������������������������������������������������������������������������������������� 30 Free Up Storage Resource���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 30 Working with GCS from the Command Line�������������������������������������������������������������������������������� 32 Chapter 5: Google Compute Engine (GCE)��������������������������������������������������������������� 35 Provisioning a VM Instance��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 35 Connecting to the VM Instance��������������������������������������������������������������������������������������������������� 41 Tearing Down the Instance��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 44 Working with GCE from the Command Line�������������������������������������������������������������������������������� 45 Chapter 6: JupyterLab Notebooks�������������������������������������������������������������������������� 49 Provisioning a Notebook Instance����������������������������������������������������������������������������������������������� 49 Shut Down/Delete a Notebook Instance������������������������������������������������������������������������������������� 53 Starting a Notebook Instance from the Command Line�������������������������������������������������������������� 54 Chapter 7: Google Colaboratory������������������������������������������������������������������������������ 59 Starting Out with Colab��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 59 Change Runtime Settings����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 61 Storing Notebooks���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 62 Uploading Notebooks������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 64 Part II: Programming Foundations for Data Science����������������������������������� 65 Chapter 8: What Is Data Science?�������������������������������������������������������������������������� 67 The Challenge of Big Data����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 67 The Data Science Opportunity���������������������������������������������������������������������������������������������������� 68 The Data Science Process���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 69 vi Table of Contents Chapter 9: Python��������������������������������������������������������������������������������������������������� 71 Data and Operations������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 71 Data Types����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 72 More on Lists������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 74 Strings����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 77 Arithmetic and Boolean Operations�������������������������������������������������������������������������������������������� 78 Arithmetic Operations������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 78 Boolean Operations��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 78 The print() Statement������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 79 Using the Formatter��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 80 Control Structures����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 80 The if/elif (else-if) Statements����������������������������������������������������������������������������������������������� 80 The while Loop���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 82 The for Loop�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 83 List Comprehensions������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 84 The break and continue Statements������������������������������������������������������������������������������������� 85 Functions������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 86 User-Defined Functions��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 87 Lambda Expressions������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 88 Packages and Modules��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 88 import Statement������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 88 from Statement��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 89 Chapter 10: NumPy������������������������������������������������������������������������������������������������� 91 NumPy 1-D Array������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 91 NumPy Datatypes������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 93 Indexing + Fancy Indexing (1-D)������������������������������������������������������������������������������������������������� 94 Boolean Mask������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 94 Integer Mask�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 95 Slicing a 1-D Array����������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 95 vii Table of Contents Basic Math Operations on Arrays: Universal Functions��������������������������������������������������������������� 95 Higher-Dimensional Arrays�������������������������������������������������������������������������������������������������������� 96 Creating 2-D Arrays (Matrices)���������������������������������������������������������������������������������������������� 97 Creating 3-D Arrays��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 98 Indexing/Slicing of Matrices�������������������������������������������������������������������������������������������������� 99 Matrix Operations: Linear Algebra��������������������������������������������������������������������������������������������� 100 Matrix Multiplication (Dot Product)�������������������������������������������������������������������������������������� 100 Element-Wise Operations���������������������������������������������������������������������������������������������������� 102 Scalar Operation������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 103 Matrix Transposition������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 105 The Inverse of a Matrix�������������������������������������������������������������������������������������������������������� 106 Reshaping��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 107 Reshape vs. Resize Method������������������������������������������������������������������������������������������������� 107 Stacking Arrays������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 108 Broadcasting����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 110 Loading Data����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 113 Chapter 11: Pandas���������������������������������������������������������������������������������������������� 115 Pandas Data Structures������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 115 Series���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 115 DataFrames������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 117 Data Indexing (Selection/Subsets)�������������������������������������������������������������������������������������������� 120 Selecting a Column from a DataFrame�������������������������������������������������������������������������������� 121 Selecting a Row from a DataFrame������������������������������������������������������������������������������������� 122 Selecting Multiple Rows and Columns from a DataFrame�������������������������������������������������� 123 Slice Cells by Row and Column from a DataFrame������������������������������������������������������������� 124 DataFrame Manipulation����������������������������������������������������������������������������������������������������������� 125 Removing a Row/Column���������������������������������������������������������������������������������������������������� 125 Adding a Row/Column��������������������������������������������������������������������������������������������������������� 127 Data Alignment�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 129 Combining Datasets������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 131 viii Table of Contents Handling Missing Data�������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 132 Identifying Missing Data������������������������������������������������������������������������������������������������������ 132 Removing Missing Data������������������������������������������������������������������������������������������������������� 133 Imputing Values into Missing Data�������������������������������������������������������������������������������������� 135 Data Aggregation (Grouping)����������������������������������������������������������������������������������������������������� 136 Statistical Summaries��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 138 Correlation��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 139 Skewness���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 139 Importing Data�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 140 Timeseries with Pandas������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 140 Importing a Dataset with a DateTime Column��������������������������������������������������������������������� 140 Selection Using DatetimeIndex�������������������������������������������������������������������������������������������� 142 Subset Data Columns and Find Summaries������������������������������������������������������������������������ 144 Resampling Datetime Objects��������������������������������������������������������������������������������������������� 145 Convert to Datetime Datatype Using ‘to_datetime’������������������������������������������������������������� 146 The shift() Method��������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 147 Rolling Windows������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 148 Chapter 12: Matplotlib and Seaborn��������������������������������������������������������������������� 151 Matplotlib and Seaborn������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 151 Pandas Plotting Methods���������������������������������������������������������������������������������������������������������� 151 Univariate Plots������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 152 Line Plot������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 152 Bar Plot���������������������������������������������������������������������������������������...
View Full Document

  • Fall '14
  • The Trial, Bankruptcy in the United States

  • Left Quote Icon

    Student Picture

  • Left Quote Icon

    Student Picture

  • Left Quote Icon

    Student Picture

Stuck? We have tutors online 24/7 who can help you get unstuck.
A+ icon
Ask Expert Tutors You can ask You can ask You can ask (will expire )
Answers in as fast as 15 minutes