
R语言-组间差异的非参数检验
7.5 组间差异的非参数检验
如果数据无法满足t检验或ANOVA的参数假设,可以转而使用非参数方法。举例来说,若结果变量在本质上就严重偏倚或呈现有序关系,那么你可能会希望使用本节中的方法。
7.5.1 两组的比较
若两组数据独立,可以使用Wilcoxon秩和检验(更广为人知的名字是Mann–Whitney U检验)来评估观测是否是从相同的概率分布中抽得的(即,在一个总体中获得更高得分的概率是否比另一个总体要大)。调用格式为:
其中的y是数值型变量,而x是一个二分变量。调用格式或为:
其中的y1和y2为各组的结果变量。
可选参数data的取值为一个包含了这些变量的矩阵或数据框。
默认进行一个双侧检验。你可以添加参数exact来进行精确检验,指定alternative="less"或alternative="greater"进行有方向的检验。
如果你使用Mann–Whitney U检验回答上一节中关于监禁率的问题,将得到这些结果:
你可以再次拒绝南方各州和非南方各州监禁率相同的假设(p < 0.001)。Wilcoxon符号秩检验是非独立样本t检验的一种非参数替代方法。它适用于两组成对数据和无法保证正态性假设的情境。调用格式与Mann–Whitney U检验完全相同,不过还可以添加参数paired=TRUE。让我们用它解答上一节中的失业率问题:
你再次得到了与配对t检验相同的结论。在本例中,含参的t检验和与其作用相同的非参数检验得到了相同的结论。当t检验的假设合理时,参数检验的功效更强(更容易发现存在的差异)。而非参数检验在假设非常不合理时(如对于等级有序数据)更适用。
7.5.2 多于两组的比较
在要比较的组数多于两个时,必须转而寻求其他方法。考虑7.4节中的state.x77数据集。它包含了美国各州的人口、收入、文盲率、预期寿命、谋杀率和高中毕业率数据。如果你想比较美国四个地区(东北部、南部、中北部和西部)的文盲率,应该怎么做呢?这称为单向设计(one-way design),我们可以使用参数或非参数的方法来解决这个问题。如果无法满足ANOVA设计的假设,那么可以使用非参数方法来评估组间的差异。如果各组独立,则Kruskal—Wallis检验将是一种实用的方法。如果各组不独立(如重复测量设计或随机区组设计),那么Friedman检验会更合适。
Kruskal–Wallis检验的调用格式为:
其中的y是一个数值型结果变量, A是一个拥有两个或更多水平的分组变量(grouping variable)。(若有两个水平,则它与Mann–Whitney U检验等价。)而Friedman检验的调用格式为:
其中的y是数值型结果变量, A是一个分组变量, 而B是一个用以认定匹配观测的区组变量 (blocking variable) 。在以上两例中, data皆为可选参数,它指定了包含这些变量的矩阵或数据框。
让我们利用Kruskal–Wallis检验回答文盲率的问题。首先,你必须将地区的名称添加到数据集中。这些信息包含在随R基础安装分发的state.region数据集中。
现在就可以进行检验了:
显著性检验的结果意味着美国四个地区的文盲率各不相同(p
<0.001)。虽然你可以拒绝不存在差异的原假设,但这个检验并没有告诉你哪些地区显著地与其他地区不同。要回答这个问题,你可以使用Mann–Whitney
U检验每次比较两组数据。一种更为优雅的方法是在控制犯第一类错误的概率(发现一个事实上并不存在的差异的概率)的前提下,执行可以同步进行的多组比较,这样可以直接完成所有组之间的成对比较。
npmc包提供了所需要的非参数多组比较程序。
说实话,我将本章标题中基本的定义拓展了不止一点点,但由于在这里讲非常合适,所以希望你能够容忍我的做法。第一步,请先安装npmc包。此包中的npmc()函数接受的输入为一个两列的数据框,其中一列名为var(因变量),另一列名为class(分组变量)。代码清单7-20中包含了可以用来完成计算的代码。
调用了npmc的语句生成了六对统计比较结果(东北部对南部、东北部对中北部、东北部对西部、南部对中北部、南部对西部,以及中北部对西部) 。可以从双侧的p值(p.value.2s)看出南部与其他三个地区显著不同,而其他三个地区之间并没有什么不同。在 处可以看到南部的文盲率中间值更高。注意, npmc在计算积分时使用了随机数,所以每次计算的结果会有轻微的不同。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据分析全流程中,“数据读取” 常被误解为 “简单的文件打开”—— 双击 Excel、执行基础 SQL 查询即可完成。但对 CDA(Cert ...
2025-10-21在实际业务数据分析中,我们遇到的大多数数据并非理想的正态分布 —— 电商平台的用户消费金额(少数用户单次消费上万元,多数集 ...
2025-10-20在数字化交互中,用户的每一次操作 —— 从电商平台的 “浏览商品→加入购物车→查看评价→放弃下单”,到内容 APP 的 “点击短 ...
2025-10-20在数据分析的全流程中,“数据采集” 是最基础也最关键的环节 —— 如同烹饪前需备好新鲜食材,若采集的数据不完整、不准确或不 ...
2025-10-20在数据成为新时代“石油”的今天,几乎每个职场人都在焦虑: “为什么别人能用数据驱动决策、升职加薪,而我面对Excel表格却无从 ...
2025-10-18数据清洗是 “数据价值挖掘的前置关卡”—— 其核心目标是 “去除噪声、修正错误、规范格式”,但前提是不破坏数据的真实业务含 ...
2025-10-17在数据汇总分析中,透视表凭借灵活的字段重组能力成为核心工具,但原始透视表仅能呈现数值结果,缺乏对数据背景、异常原因或业务 ...
2025-10-17在企业管理中,“凭经验定策略” 的传统模式正逐渐失效 —— 金融机构靠 “研究员主观判断” 选股可能错失收益,电商靠 “运营拍 ...
2025-10-17在数据库日常操作中,INSERT INTO SELECT是实现 “批量数据迁移” 的核心 SQL 语句 —— 它能直接将一个表(或查询结果集)的数 ...
2025-10-16在机器学习建模中,“参数” 是决定模型效果的关键变量 —— 无论是线性回归的系数、随机森林的树深度,还是神经网络的权重,这 ...
2025-10-16在数字化浪潮中,“数据” 已从 “辅助决策的工具” 升级为 “驱动业务的核心资产”—— 电商平台靠用户行为数据优化推荐算法, ...
2025-10-16在大模型从实验室走向生产环境的过程中,“稳定性” 是决定其能否实用的关键 —— 一个在单轮测试中表现优异的模型,若在高并发 ...
2025-10-15在机器学习入门领域,“鸢尾花数据集(Iris Dataset)” 是理解 “特征值” 与 “目标值” 的最佳案例 —— 它结构清晰、维度适 ...
2025-10-15在数据驱动的业务场景中,零散的指标(如 “GMV”“复购率”)就像 “散落的零件”,无法支撑系统性决策;而科学的指标体系,则 ...
2025-10-15在神经网络模型设计中,“隐藏层层数” 是决定模型能力与效率的核心参数之一 —— 层数过少,模型可能 “欠拟合”(无法捕捉数据 ...
2025-10-14在数字化浪潮中,数据分析师已成为企业 “从数据中挖掘价值” 的核心角色 —— 他们既要能从海量数据中提取有效信息,又要能将分 ...
2025-10-14在企业数据驱动的实践中,“指标混乱” 是最常见的痛点:运营部门说 “复购率 15%”,产品部门说 “复购率 8%”,实则是两者对 ...
2025-10-14在手游行业,“次日留存率” 是衡量一款游戏生死的 “第一道关卡”—— 它不仅反映了玩家对游戏的初始接受度,更直接决定了后续 ...
2025-10-13分库分表,为何而生? 在信息技术发展的早期阶段,数据量相对较小,业务逻辑也较为简单,单库单表的数据库架构就能够满足大多数 ...
2025-10-13在企业数字化转型过程中,“数据孤岛” 是普遍面临的痛点:用户数据散落在 APP 日志、注册系统、客服记录中,订单数据分散在交易 ...
2025-10-13