京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
R语言之纵向数据分析:多级线性增长模型2
这篇文章已经是纵向数据分析系列的第三篇了。之前,我们介绍了什么是纵向数据,我们如何把长型的数据集转换成纵向的数据集,并通过建立相应的多级模型进行分析。显然,仅仅介绍基本的多级模型并不足以对虚拟随机对照实验数据集进行分析。这篇文章则延续之前的分析,并介绍一种不错的方法来处理多级模型里的治疗效果问题。
和往常一样,我们还是先创建一个纵向数据集,然后把它转成长型的格式。
这是一个RCT数据集,也就说明,这里潜在存两个以疗效分组的差异。上一次,我们没有考虑异质性,而仅仅对两个组的普通疗效进行了细分。从直觉上看,我们可以添加治疗变量来修复这个模型,从而抓到组间的差异。
这里,我们任然使用lmerTest包是因为它允许修正模型的检验使用自由度。模型的公式和是和上次的一样,除非我们把治疗变量tx作为独立变量。
从上述的summary里的信息可以很明显的看到,time和tx这两个变量都相当显著,而接受B治疗的人群在抑郁症得分上比接受A治疗的人群低2.34分。那么,我们是否可以认为,B治疗方案效果更好?绝对不是。模型m1实际上并不合适对纵向数据集里的组间差异进行比较。m1里的治疗效果,其实也就是一段时间内的平均治疗效果。换句话说,治疗方案A和治疗方案B的疗效所导致的分差在-2.34分,其实只不过是1,2,3时间段内抑郁症均分的差。这是RCT,所以,我们所期待的志愿者参与两组治疗方案里时间段1的差要小于1。我们对两组疗效的均值差异感兴趣,而现在的轨迹在时间段2、3里存在差异。
这个概率可能对初学者来说有点复杂,但是其执行过程很简单,我们只需要添加交互变量time和tx。
在R,我们可以使用:符号来表明变量间的交互关系。因此,我们可以这样设置:time+tx+time:tx。但是,更简短的写法是:timetx。操作符要R涵盖主要变量和治疗疗效。此时,使用操作符就能简单实现各个效应的展示。请记住,操作符也可用于高维变量交互。比如,ABC就要R包含三个主要的效应,三个两两交互的效应,以及一个三元交互效应。
现在,我们从m2模型中获得一个三元交互关系。在这个模型当中,time效应指的就是疗效A(这是特定条件下的疗效和疗效时间的交互),而txB效应就是时间点为0时的效应(数据集里一个虚的时间点)。这个术语解释起来有点复杂:系数值反映了每个时间段内两种治疗方案的疗效上的差异,其条件是取平均时间和治疗效果。口头上说,人们可以理解的是,这表明两组治疗方案是如何随着时间的推移而不同。对于每个单位时间内的增长(即,从时间段1到时间段2),在完成平均治疗效应差的分析以后,接受B治疗方案的参与者理论上在抑郁症得分方面比接受A治疗方案的要低2.88分。所以,在时间段2内,接受B治疗方案的参与者得分差是 -2.88 x 2 + 3.43 = -2.33,而在时间段3内,接受B治疗方案的参与者得分差是-2.88 x 3+ 3.43 = -5.21。我们应当时刻注意,在一个给定的时间段里对比疗效差的时候,主要疗效以及疗效变量间的交互。但是,为什么要这样?你不妨设置分析一下,当你忽略了主要治疗效应的时候,你在时间段1内所得到的疗效差是怎样的情形。
我可以告诉你,模型m2比m1和m0(上一篇文章所采用的模型)都要好,原因在于,这个数据集是我们自己创建的。但在实际生活中,我们会在选择最好的一个模型的时候会遇到很多困难。其中一种选择的方式就是,按照我们之前所讲的,使用summary()函数,以此算出额外变量的统计显著性。其它一个常用的方法就是使用方差分析(ANOVA)表(仅仅针对嵌套模型),而这种方法适合用于这个模型。
这里,我们使用anova()对m0、m1和m2模型进行方差分析,原因在于我们把m0嵌套于m1,然后把m1嵌套于m2。如果还有另外的子集,我们就把模型嵌套到那个子集上。换句话说,含有独立变量A、B的模型则嵌套于含有变量A、B、C的模型中。
如果你做过方差分析,那这个方差分析表对于你来说应该是很熟悉了。Df列表明了模型里的自由度,它简单的反映了这个案例的参数估计。例如,自由度为4的模型m0表明了这个模型预测了4个参数(1.修正截距效应系数,2.时间效应,3.随机截距方差,4.残差)。
AIC和BIC是两个常用的拟合指数。AIC和BIC都考虑到两个因素:模型的数据拟合效果有多好,和这个模型复不复杂。AIC和BIC的不同之处在于模型复杂度的罚分上(BIC对模型复杂度的罚分影响更大)。我发现,AIC理解起来更容易,因为它渐进的使用留一交叉检验法(LOOCV)来预测运行效果。我们应当理解交叉检验和预测性能的概念,随后,如果你对此不太理解,你可以先把它跳过。
LogLik列模型参数的似然对数。从根本上说,它是模型里数据拟合效果的指标。其偏差是−2×logLik−2×logLik。为什么我们需要它?因为两个嵌套模型的偏差在原假设的条件下遵循卡方检验(假设两个嵌套模型的偏差一样)。此时,我们可以把它用作模型拟合差的测试。偏差的差则在Chisq列显示。卡方检验的统计相关自由度则在Chi Df(简单来说,就是额外参数的个数)。最后一行的结果显而易见:它算出了测试两个嵌套模型的差的p值。虽然是这样,我们还是要警惕ANOVA的结果,因为在众多的候选模型中,它会导致错误类型1上升极快。
由于模型m2比其它两个候选模型AIC和BIC都要好,而对于方差分析,我们可以认为这个模型是目前为止我们拟合的最好的了。当然,这个模型还有许多要改进的地方。后续,我们可能还可以在模型的性能上进行提升,并作图进行预测。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在大数据时代背景下,海量行业数据亟需通过专业化工具挖掘潜在价值,辅助企业业务决策、优化运营模式、规避经营风险。Python凭借 ...
2026-08-28SQL是数据分析领域最基础、最核心的工具,承担着取数、清洗、统计、分层、归因的全流程工作。不同于单纯的语法练习,实战化SQL数 ...
2026-08-28 很多企业团队并非缺乏指标,而是陷入“指标失控”:仪表盘上堆满实时跳动的数据,却无法回答“当前瓶颈在哪、下一步该做什么 ...
2026-08-28随着新零售模式的快速普及,零售行业从传统的“货品驱动”全面转向“用户驱动”。门店交易数据、线上消费记录、浏览轨迹、复购频 ...
2026-08-27在数据分析、爬虫采集、接口开发、数据归档等场景中,JSON与CSV是两种使用率最高的数据存储格式。JSON为键值对结构化格式,适配 ...
2026-08-27 很多数据分析师每天都在计算指标、制作报表,但当被问到“什么叫指标数据元”“指标数据标准包含哪些核心维度”“指标数据质 ...
2026-08-27在数据分析工作中,时间序列是最常见的数据类型之一,订单时间、日志时间、交易时段、统计周期等数据均离不开时间处理。原始数据 ...
2026-08-26在数据分析与数据预处理工作中,原始数据普遍存在录入错误、系统故障、偶然极值等问题,极易产生异常数据。异常数据会严重干扰数 ...
2026-08-26 很多数据分析师能熟练写SQL、做透视表,但当被问到“数据是从哪里来的?经过哪些加工才进入数据仓库?ETL具体做了什么?”时 ...
2026-08-26在数理统计与数据分析领域,多因素方差分析与线性回归模型是研究变量关系、因素影响、数据差异规律的两大核心工具。二者均属于经 ...
2026-08-25数据分析的核心价值不在于数据计算与图表制作,而在于清晰、精准、有逻辑地输出结论、支撑业务决策。日常数据分析报告普遍存在结 ...
2026-08-25 很多数据分析师能熟练地写SQL、做透视表、算描述性统计,但当被问到“如何预测用户流失概率”“如何归因销量下滑的关键因素 ...
2026-08-25平均数是数据分析、数理统计与日常运算中最基础、最常用的统计量,核心作用是浓缩一组数据的整体水平、刻画数据集中趋势。在众多 ...
2026-08-24在MySQL数据库中,InnoDB存储引擎作为主流事务型引擎,默认事务隔离级别为可重复读(Repeatable Read,RR),这与SQL Server、Or ...
2026-08-24 很多数据分析师拿到数据就开始清洗、建模,但当被问到“这批数据属于什么类型——结构化还是非结构化?分类变量还是数值变量 ...
2026-08-24 很多数据分析师画过趋势图、做过业绩预测,但当被问到“这个月销售额增长20%,到底是长期趋势自然增长,还是促销活动的短期 ...
2026-08-21在数据分析与数据可视化工作中,直方图是展示数据分布特征、离散程度、集中区间的核心图表,能够直观呈现数值数据的频次分布规律 ...
2026-08-20在数据分析领域有一句核心准则:垃圾数据进,垃圾数据出。数据清洗是数据分析、数据建模、数据可视化之前的必经前置工序,也是保 ...
2026-08-20 很多数据分析师做过按月份的销售额趋势图,画过按天的流量折线图,但当被问到“时间序列和普通数据有什么本质区别”“季节性 ...
2026-08-20在Python数据分析与数据清洗工作中,Pandas是最核心的数据处理库,DataFrame是结构化数据的标准存储格式。在实时数据采集、循环 ...
2026-08-19