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python數據統計分析
1. 常用函數庫
scipy包中的stats模塊和statsmodels包是python常用的數據分析工具,scipy.stats以前有一個models子模塊,後來被移除了。這個模塊被重寫並成為了現在獨立的statsmodels包。
scipy的stats包含一些比較基本的工具,比如:t檢驗,正態性檢驗,卡方檢驗之類,statsmodels提供了更為系統的統計模型,包括線性模型,時序分析,還包含數據集,做圖工具等等。
2. 小樣本數據的正態性檢驗
(1) 用途
夏皮羅維爾克檢驗法 (Shapiro-Wilk) 用於檢驗參數提供的一組小樣本數據線是否符合正態分布,統計量越大則表示數據越符合正態分布,但是在非正態分布的小樣本數據中也經常會出現較大的W值。需要查表來估計其概率。由於原假設是其符合正態分布,所以當P值小於指定顯著水平時表示其不符合正態分布。
正態性檢驗是數據分析的第一步,數據是否符合正態性決定了後續使用不同的分析和預測方法,當數據不符合正態性分布時,我們可以通過不同的轉換方法把非正太態數據轉換成正態分布後再使用相應的統計方法進行下一步操作。
(2) 示例
(3) 結果分析
返回結果 p-value=0.029035290703177452,比指定的顯著水平(一般為5%)小,則拒絕假設:x不服從正態分布。
3. 檢驗樣本是否服務某一分布
(1) 用途
科爾莫戈羅夫檢驗(Kolmogorov-Smirnov test),檢驗樣本數據是否服從某一分布,僅適用於連續分布的檢驗。下例中用它檢驗正態分布。
(2) 示例
(3) 結果分析
生成300個服從N(0,1)標準正態分布的隨機數,在使用k-s檢驗該數據是否服從正態分布,提出假設:x從正態分布。最終返回的結果,p-value=0.9260909172362317,比指定的顯著水平(一般為5%)大,則我們不能拒絕假設:x服從正態分布。這並不是說x服從正態分布一定是正確的,而是說沒有充分的證據證明x不服從正態分布。因此我們的假設被接受,認為x服從正態分布。如果p-value小於我們指定的顯著性水平,則我們可以肯定地拒絕提出的假設,認為x肯定不服從正態分布,這個拒絕是絕對正確的。
4.方差齊性檢驗
(1) 用途
方差反映了一組數據與其平均值的偏離程度,方差齊性檢驗用以檢驗兩組或多組數據與其平均值偏離程度是否存在差異,也是很多檢驗和演算法的先決條件。
(2) 示例
(3) 結果分析
返回結果 p-value=0.19337536323599344, 比指定的顯著水平(假設為5%)大,認為兩組數據具有方差齊性。
5. 圖形描述相關性
(1) 用途
最常用的兩變數相關性分析,是用作圖描述相關性,圖的橫軸是一個變數,縱軸是另一變數,畫散點圖,從圖中可以直觀地看到相關性的方向和強弱,線性正相關一般形成由左下到右上的圖形;負面相關則是從左上到右下的圖形,還有一些非線性相關也能從圖中觀察到。
(2) 示例
(3) 結果分析
從圖中可以看到明顯的正相關趨勢。
6. 正態資料的相關分析
(1) 用途
皮爾森相關係數(Pearson correlation coefficient)是反應兩變數之間線性相關程度的統計量,用它來分析正態分布的兩個連續型變數之間的相關性。常用於分析自變數之間,以及自變數和因變數之間的相關性。
(2) 示例
(3) 結果分析
返回結果的第一個值為相關係數表示線性相關程度,其取值範圍在[-1,1],絕對值越接近1,說明兩個變數的相關性越強,絕對值越接近0說明兩個變數的相關性越差。當兩個變數完全不相關時相關係數為0。第二個值為p-value,統計學上,一般當p-value0.05時,可以認為兩變數存在相關性。
7. 非正態資料的相關分析
(1) 用途
斯皮爾曼等級相關係數(Spearman』s correlation coefficient for ranked data ),它主要用於評價順序變數間的線性相關關係,在計算過程中,只考慮變數值的順序(rank, 值或稱等級),而不考慮變數值的大小。常用於計算類型變數的相關性。
(2) 示例
(3) 結果分析
返回結果的第一個值為相關係數表示線性相關程度,本例中correlation趨近於1表示正相關。第二個值為p-value,p-value越小,表示相關程度越顯著。
8. 單樣本T檢驗
(1) 用途
單樣本T檢驗,用於檢驗數據是否來自一致均值的總體,T檢驗主要是以均值為核心的檢驗。注意以下幾種T檢驗都是雙側T檢驗。
(2) 示例
(3) 結果分析
本例中生成了2列100行的數組,ttest_1samp的第二個參數是分別對兩列估計的均值,p-value返回結果,第一列1.47820719e-06比指定的顯著水平(一般為5%)小,認為差異顯著,拒絕假設;第二列2.83088106e-01大於指定顯著水平,不能拒絕假設:服從正態分布。
9. 兩獨立樣本T檢驗
(1) 用途
由於比較兩組數據是否來自於同一正態分布的總體。注意:如果要比較的兩組數據不滿足方差齊性, 需要在ttest_ind()函數中添加參數equal_var = False。
(2) 示例
(3) 結果分析
返回結果的第一個值為統計量,第二個值為p-value,pvalue=0.19313343989106416,比指定的顯著水平(一般為5%)大,不能拒絕假設,兩組數據來自於同一總結,兩組數據之間無差異。
10. 配對樣本T檢驗
(1) 用途
配對樣本T檢驗可視為單樣本T檢驗的擴展,檢驗的對象由一群來自正態分布獨立樣本更改為二群配對樣本觀測值之差。它常用於比較同一受試對象處理的前後差異,或者按照某一條件進行兩兩配對分別給與不同處理的受試對象之間是否存在差異。
(2) 示例
(3) 結果分析
返回結果的第一個值為統計量,第二個值為p-value,pvalue=0.80964043445811551,比指定的顯著水平(一般為5%)大,不能拒絕假設。
11. 單因素方差分析
(1) 用途
方差分析(Analysis of Variance,簡稱ANOVA),又稱F檢驗,用於兩個及兩個以上樣本均數差別的顯著性檢驗。方差分析主要是考慮各組之間的平均數差別。
單因素方差分析(One-wayAnova),是檢驗由單一因素影響的多組樣本某因變數的均值是否有顯著差異。
當因變數Y是數值型,自變數X是分類值,通常的做法是按X的類別把實例成分幾組,分析Y值在X的不同分組中是否存在差異。
(2) 示例
(3) 結果分析
返回結果的第一個值為統計量,它由組間差異除以組間差異得到,上例中組間差異很大,第二個返回值p-value=6.2231520821576832e-19小於邊界值(一般為0.05),拒絕原假設, 即認為以上三組數據存在統計學差異,並不能判斷是哪兩組之間存在差異 。只有兩組數據時,效果同 stats.levene 一樣。
12. 多因素方差分析
(1) 用途
當有兩個或者兩個以上自變數對因變數產生影響時,可以用多因素方差分析的方法來進行分析。它不僅要考慮每個因素的主效應,還要考慮因素之間的交互效應。
(2) 示例
(3) 結果分析
上述程序定義了公式,公式中,”~”用於隔離因變數和自變數,」+「用於分隔各個自變數, “:”表示兩個自變數交互影響。從返回結果的P值可以看出,X1和X2的值組間差異不大,而組合後的T:G的組間有明顯差異。
13. 卡方檢驗
(1) 用途
上面介紹的T檢驗是參數檢驗,卡方檢驗是一種非參數檢驗方法。相對來說,非參數檢驗對數據分布的要求比較寬鬆,並且也不要求太大數據量。卡方檢驗是一種對計數資料的假設檢驗方法,主要是比較理論頻數和實際頻數的吻合程度。常用於特徵選擇,比如,檢驗男人和女人在是否患有高血壓上有無區別,如果有區別,則說明性別與是否患有高血壓有關,在後續分析時就需要把性別這個分類變數放入模型訓練。
基本數據有R行C列, 故通稱RC列聯表(contingency table), 簡稱RC表,它是觀測數據按兩個或更多屬性(定性變數)分類時所列出的頻數表。
(2) 示例
(3) 結果分析
卡方檢驗函數的參數是列聯表中的頻數,返回結果第一個值為統計量值,第二個結果為p-value值,p-value=0.54543425102570975,比指定的顯著水平(一般5%)大,不能拒絕原假設,即相關性不顯著。第三個結果是自由度,第四個結果的數組是列聯表的期望值分布。
14. 單變數統計分析
(1) 用途
單變數統計描述是數據分析中最簡單的形式,其中被分析的數據只包含一個變數,不處理原因或關係。單變數分析的主要目的是通過對數據的統計描述了解當前數據的基本情況,並找出數據的分布模型。
單變數數據統計描述從集中趨勢上看,指標有:均值,中位數,分位數,眾數;從離散程度上看,指標有:極差、四分位數、方差、標準差、協方差、變異係數,從分布上看,有偏度,峰度等。需要考慮的還有極大值,極小值(數值型變數)和頻數,構成比(分類或等級變數)。
此外,還可以用統計圖直觀展示數據分布特徵,如:柱狀圖、正方圖、箱式圖、頻率多邊形和餅狀圖。
15. 多元線性回歸
(1) 用途
多元線性回歸模型(multivariable linear regression model ),因變數Y(計量資料)往往受到多個變數X的影響,多元線性回歸模型用於計算各個自變數對因變數的影響程度,可以認為是對多維空間中的點做線性擬合。
(2) 示例
(3) 結果分析
直接通過返回結果中各變數的P值與0.05比較,來判定對應的解釋變數的顯著性,P0.05則認為自變數具有統計學意義,從上例中可以看到收入INCOME最有顯著性。
16. 邏輯回歸
(1) 用途
當因變數Y為2分類變數(或多分類變數時)可以用相應的logistic回歸分析各個自變數對因變數的影響程度。
(2) 示例
(3) 結果分析
直接通過返回結果中各變數的P值與0.05比較,來判定對應的解釋變數的顯著性,P0.05則認為自變數具有統計學意義。
可以讓你快速用Python進行數據分析的10個小技巧
一些小提示和小技巧可能是非常有用的,特別是在編程領域。有時候使用一點點黑客技術,既可以節省時間,還可能挽救「生命」。
一個小小的快捷方式或附加組件有時真是天賜之物,並且可以成為真正的生產力助推器。所以,這裡有一些小提示和小技巧,有些可能是新的,但我相信在下一個數據分析項目中會讓你非常方便。
Pandas中數據框數據的Profiling過程
Profiling(分析器)是一個幫助我們理解數據的過程,而Pandas Profiling是一個Python包,它可以簡單快速地對Pandas 的數據框數據進行 探索 性數據分析。
Pandas中df.describe()和df.info()函數可以實現EDA過程第一步。但是,它們只提供了對數據非常基本的概述,對於大型數據集沒有太大幫助。 而Pandas中的Profiling功能簡單通過一行代碼就能顯示大量信息,且在互動式HTML報告中也是如此。
對於給定的數據集,Pandas中的profiling包計算了以下統計信息:
由Pandas Profiling包計算出的統計信息包括直方圖、眾數、相關係數、分位數、描述統計量、其他信息——類型、單一變數值、缺失值等。
安裝
用pip安裝或者用conda安裝
pip install pandas-profiling
conda install -c anaconda pandas-profiling
用法
下面代碼是用很久以前的泰坦尼克數據集來演示多功能Python分析器的結果。
#importing the necessary packages
import pandas as pd
import pandas_profiling
df = pd.read_csv(‘titanic/train.csv’)
pandas_profiling.ProfileReport(df)
一行代碼就能實現在Jupyter Notebook中顯示完整的數據分析報告,該報告非常詳細,且包含了必要的圖表信息。
還可以使用以下代碼將報告導出到互動式HTML文件中。
profile = pandas_profiling.ProfileReport(df)
profile.to_file(outputfile=”Titanic data profiling.html”)
Pandas實現互動式作圖
Pandas有一個內置的.plot()函數作為DataFrame類的一部分。但是,使用此功能呈現的可視化不是互動式的,這使得它沒那麼吸引人。同樣,使用pandas.DataFrame.plot()函數繪製圖表也不能實現交互。 如果我們需要在不對代碼進行重大修改的情況下用Pandas繪製互動式圖表怎麼辦呢?這個時候就可以用Cufflinks庫來實現。
Cufflinks庫可以將有強大功能的plotly和擁有靈活性的pandas結合在一起,非常便於繪圖。下面就來看在pandas中如何安裝和使用Cufflinks庫。
安裝
pip install plotly
# Plotly is a pre-requisite before installing cufflinks
pip install cufflinks
用法
#importing Pandas
import pandas as pd
#importing plotly and cufflinks in offline mode
import cufflinks as cf
import plotly.offline
cf.go_offline()
cf.set_config_file(offline=False, world_readable=True)
是時候展示泰坦尼克號數據集的魔力了。
df.iplot()
df.iplot() vs df.plot()
右側的可視化顯示了靜態圖表,而左側圖表是互動式的,更詳細,並且所有這些在語法上都沒有任何重大更改。
Magic命令
Magic命令是Jupyter notebook中的一組便捷功能,旨在解決標準數據分析中的一些常見問題。使用命令%lsmagic可以看到所有的可用命令。
所有可用的Magic命令列表
Magic命令有兩種:行magic命令(line magics),以單個%字元為前綴,在單行輸入操作;單元magic命令(cell magics),以雙%%字元為前綴,可以在多行輸入操作。如果設置為1,則不用鍵入%即可調用Magic函數。
接下來看一些在常見數據分析任務中可能用到的命令:
% pastebin
%pastebin將代碼上傳到Pastebin並返回url。Pastebin是一個在線內容託管服務,可以存儲純文本,如源代碼片段,然後通過url可以與其他人共享。事實上,Github gist也類似於pastebin,只是有版本控制。
在file.py文件中寫一個包含以下內容的python腳本,並試著運行看看結果。
#file.py
def foo(x):
return x
在Jupyter Notebook中使用%pastebin生成一個pastebin url。
%matplotlib notebook
函數用於在Jupyter notebook中呈現靜態matplotlib圖。用notebook替換inline,可以輕鬆獲得可縮放和可調整大小的繪圖。但記得這個函數要在導入matplotlib庫之前調用。
%run
用%run函數在notebook中運行一個python腳本試試。
%run file.py
%%writefile
%% writefile是將單元格內容寫入文件中。以下代碼將腳本寫入名為foo.py的文件並保存在當前目錄中。
%%latex
%%latex函數將單元格內容以LaTeX形式呈現。此函數對於在單元格中編寫數學公式和方程很有用。
查找並解決錯誤
互動式調試器也是一個神奇的功能,我把它單獨定義了一類。如果在運行代碼單元時出現異常,請在新行中鍵入%debug並運行它。 這將打開一個互動式調試環境,它能直接定位到發生異常的位置。還可以檢查程序中分配的變數值,並在此處執行操作。退出調試器單擊q即可。
Printing也有小技巧
如果您想生成美觀的數據結構,pprint是首選。它在列印字典數據或JSON數據時特別有用。接下來看一個使用print和pprint來顯示輸出的示例。
讓你的筆記脫穎而出
我們可以在您的Jupyter notebook中使用警示框/注釋框來突出顯示重要內容或其他需要突出的內容。注釋的顏色取決於指定的警報類型。只需在需要突出顯示的單元格中添加以下任一代碼或所有代碼即可。
藍色警示框:信息提示
p class=”alert alert-block alert-info”
bTip:/b Use blue boxes (alert-info) for tips and notes.
If it』s a note, you don』t have to include the word 「Note」.
/p
黃色警示框:警告
p class=”alert alert-block alert-warning”
bExample:/b Yellow Boxes are generally used to include additional examples or mathematical formulas.
/p
綠色警示框:成功
p class=”alert alert-block alert-success”
Use green box only when necessary like to display links to related content.
/p
紅色警示框:高危
p class=”alert alert-block alert-danger”
It is good to avoid red boxes but can be used to alert users to not delete some important part of code etc.
/p
列印單元格所有代碼的輸出結果
假如有一個Jupyter Notebook的單元格,其中包含以下代碼行:
In [1]: 10+5
11+6
Out [1]: 17
單元格的正常屬性是只列印最後一個輸出,而對於其他輸出,我們需要添加print()函數。然而通過在notebook頂部添加以下代碼段可以一次列印所有輸出。
添加代碼後所有的輸出結果就會一個接一個地列印出來。
In [1]: 10+5
11+6
12+7
Out [1]: 15
Out [1]: 17
Out [1]: 19
恢復原始設置:
InteractiveShell.ast_node_interactivity = “last_expr”
使用’i’選項運行python腳本
從命令行運行python腳本的典型方法是:python hello.py。但是,如果在運行相同的腳本時添加-i,例如python -i hello.py,就能提供更多優勢。接下來看看結果如何。
首先,即使程序結束,python也不會退出解釋器。因此,我們可以檢查變數的值和程序中定義的函數的正確性。
其次,我們可以輕鬆地調用python調試器,因為我們仍然在解釋器中:
import pdb
pdb.pm()
這能定位異常發生的位置,然後我們可以處理異常代碼。
自動評論代碼
Ctrl / Cmd + /自動注釋單元格中的選定行,再次命中組合將取消注釋相同的代碼行。
刪除容易恢復難
你有沒有意外刪除過Jupyter notebook中的單元格?如果答案是肯定的,那麼可以掌握這個撤消刪除操作的快捷方式。
如果您刪除了單元格的內容,可以通過按CTRL / CMD + Z輕鬆恢復它。
如果需要恢復整個已刪除的單元格,請按ESC + Z或EDIT撤消刪除單元格。
結論
在本文中,我列出了使用Python和Jupyter notebook時收集的一些小提示。我相信它們會對你有用,能讓你有所收穫,從而實現輕鬆編碼!
Python四捨五入後求眾數
使用特定代碼求。
眾數是指在統計分布上具有明顯集中趨勢點的數值,代表數據的一般水平。也是一組數據中出現次數最多的數值,有時眾數在一組數中有好幾個,用M表示。
眾數是樣本觀測值在頻數分布表中頻數最多的那一組的組中值,主要應用於大面積普查研究之中。
眾數是在一組數據中,出現次數最多的數據,是一組數據中的原數據,而不是相應的次數。
python如何求一個眾數
import numpy as np
a = np.array([1,2,3,1,2,1,1,1,3,2,2,1])
counts = np.bincount(a)
print np.argmax(counts)
1
原創文章,作者:小藍,如若轉載,請註明出處:https://www.506064.com/zh-tw/n/279450.html