Python中常用的統計檢驗代碼分享
統計檢驗是數據分析中的重要工具,用于檢驗數據集中的差異、關聯和分布等統計性質。Python 提供了豐富的庫和函數,用于執(zhí)行各種統計檢驗。本文將介紹常見的統計檢驗方法,并提供詳細的示例代碼,幫助大家了解如何在 Python 中執(zhí)行這些檢驗。
t 檢驗
t 檢驗是一種用于比較兩組數據均值是否存在顯著差異的方法。在 Python 中,可以使用 scipy.stats 模塊進行 t 檢驗。
import scipy.stats as stats
# 生成兩組樣本數據
data1 = [25, 30, 35, 40, 45]
data2 = [30, 32, 35, 38, 42]
# 執(zhí)行獨立樣本 t 檢驗
t_stat, p_value = stats.ttest_ind(data1, data2)
print("t 統計量:", t_stat)
print("p 值:", p_value)
if p_value < 0.05:
print("差異顯著")
else:
print("差異不顯著")
在上面的示例中,生成了兩組樣本數據 data1 和 data2,然后使用 ttest_ind 函數執(zhí)行獨立樣本 t 檢驗。最后,根據 p 值的大小判斷差異是否顯著。
卡方檢驗
卡方檢驗用于比較觀察頻數與期望頻數之間的差異,通常用于分析分類數據。在 Python 中,可以使用 scipy.stats 模塊執(zhí)行卡方檢驗。
import scipy.stats as stats
# 創(chuàng)建觀察頻數表
observed = [[30, 15], [25, 20]]
# 執(zhí)行卡方檢驗
chi2, p_value, _, _ = stats.chi2_contingency(observed)
print("卡方統計量:", chi2)
print("p 值:", p_value)
if p_value < 0.05:
print("差異顯著")
else:
print("差異不顯著")
在上面的示例中,創(chuàng)建了一個觀察頻數表 observed,然后使用 chi2_contingency 函數執(zhí)行卡方檢驗。最后,根據 p 值的大小判斷差異是否顯著。
Pearson 相關系數
Pearson 相關系數用于衡量兩個連續(xù)變量之間的線性相關性。在 Python 中,可以使用 scipy.stats 模塊計算 Pearson 相關系數。
import scipy.stats as stats
# 創(chuàng)建兩組連續(xù)變量數據
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 5, 4, 6]
# 計算 Pearson 相關系數
correlation, _ = stats.pearsonr(x, y)
print("Pearson 相關系數:", correlation)
if abs(correlation) > 0.7:
print("線性相關性強")
else:
print("線性相關性弱")
在上面的示例中,創(chuàng)建了兩組連續(xù)變量數據 x 和 y,然后使用 pearsonr 函數計算它們之間的 Pearson 相關系數。最后,根據相關系數的大小判斷線性相關性的強弱。
單樣本 t 檢驗
單樣本 t 檢驗用于比較單個樣本的均值與已知均值之間是否存在顯著差異。在 Python 中,可以使用 scipy.stats 模塊執(zhí)行單樣本 t 檢驗。
import scipy.stats as stats
# 單樣本數據
data = [28, 30, 29, 32, 31]
# 已知均值
known_mean = 30
# 執(zhí)行單樣本 t 檢驗
t_stat, p_value = stats.ttest_1samp(data, known_mean)
print("t 統計量:", t
_stat)
print("p 值:", p_value)
if p_value < 0.05:
print("差異顯著")
else:
print("差異不顯著")
在上面的示例中,有一個單樣本數據集 data 和一個已知的均值 known_mean,然后使用 ttest_1samp 函數執(zhí)行單樣本 t 檢驗,判斷樣本均值是否顯著不同于已知均值。
Wilcoxon 符號秩檢驗
Wilcoxon 符號秩檢驗用于比較兩組配對樣本的差異,通常用于非正態(tài)分布數據。在 Python 中,可以使用 scipy.stats 模塊執(zhí)行 Wilcoxon 符號秩檢驗。
import scipy.stats as stats
# 創(chuàng)建兩組配對樣本數據
before = [28, 30, 29, 32, 31]
after = [27, 29, 28, 31, 30]
# 執(zhí)行 Wilcoxon 符號秩檢驗
w_stat, p_value = stats.wilcoxon(before, after)
print("Wilcoxon 符號秩統計量:", w_stat)
print("p 值:", p_value)
if p_value < 0.05:
print("差異顯著")
else:
print("差異不顯著")
在上面的示例中,創(chuàng)建了兩組配對樣本數據 before 和 after,然后使用 wilcoxon 函數執(zhí)行 Wilcoxon 符號秩檢驗,判斷兩組樣本的差異是否顯著。
ANOVA
ANOVA(方差分析)用于比較多組樣本均值之間是否存在顯著差異。在 Python 中,可以使用 scipy.stats 模塊執(zhí)行單因素 ANOVA。
import scipy.stats as stats
# 創(chuàng)建多組樣本數據
group1 = [65, 68, 72, 70, 74]
group2 = [58, 63, 65, 61, 59]
group3 = [72, 70, 75, 71, 73]
# 執(zhí)行單因素 ANOVA
f_stat, p_value = stats.f_oneway(group1, group2, group3)
print("F 統計量:", f_stat)
print("p 值:", p_value)
if p_value < 0.05:
print("差異顯著")
else:
print("差異不顯著")
在上面的示例中,創(chuàng)建了三組樣本數據 group1、group2 和 group3,然后使用 f_oneway 函數執(zhí)行單因素 ANOVA,判斷多組樣本均值是否存在顯著差異。
Kolmogorov-Smirnov 檢驗
Kolmogorov-Smirnov 檢驗用于比較兩組數據的分布是否相同。在 Python 中,可以使用 scipy.stats 模塊執(zhí)行 Kolmogorov-Smirnov 檢驗。
import scipy.stats as stats
# 創(chuàng)建兩組數據
data1 = [0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5]
data2 = [0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6]
# 執(zhí)行 Kolmogorov-Smirnov 檢驗
ks_stat, p_value = stats.ks_2samp(data1, data2)
print("KS 統計量:", ks_stat)
print("p 值:", p_value)
if p_value < 0.05:
print("差異顯著")
else:
print("差異不顯著")
在上面的示例中,創(chuàng)建了兩組數據 data1 和 data2,然后使用 ks_2samp 函數執(zhí)行 Kolmogorov-Smirnov 檢驗,判斷兩組數據的分布是否相同。
Shapiro-Wilk 正態(tài)性檢驗
Shapiro-Wilk 正態(tài)性檢驗用于檢驗數據是否符合正態(tài)分布。在 Python 中,可以使用 scipy.stats 模塊執(zhí)行 Shapiro-Wilk 正態(tài)性檢驗。
import scipy.stats as stats
# 創(chuàng)建樣本數據
data = [2.3, 3.```python
7, 4.5, 6.8, 5.1, 8.2]
# 執(zhí)行 Shapiro-Wilk 正態(tài)性檢驗
statistic, p_value = stats.shapiro(data)
print("Shapiro-Wilk 統計量:", statistic)
print("p 值:", p_value)
if p_value < 0.05:
print("不符合正態(tài)分布")
else:
print("符合正態(tài)分布")
在上面的示例中,創(chuàng)建了一個樣本數據集 data,然后使用 shapiro 函數執(zhí)行 Shapiro-Wilk 正態(tài)性檢驗,判斷數據是否符合正態(tài)分布。
線性回歸
線性回歸用于建立連續(xù)自變量與連續(xù)因變量之間的線性關系模型。在 Python 中,可以使用 scipy.stats 模塊執(zhí)行線性回歸分析。
import scipy.stats as stats
# 創(chuàng)建自變量和因變量數據
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 5, 4, 6]
# 執(zhí)行線性回歸分析
slope, intercept, r_value, p_value, std_err = stats.linregress(x, y)
print("斜率:", slope)
print("截距:", intercept)
print("相關系數:", r_value)
print("p 值:", p_value)
if p_value < 0.05:
print("回歸模型顯著")
else:
print("回歸模型不顯著")
在上面的示例中,創(chuàng)建了自變量數據 x 和因變量數據 y,然后使用 linregress 函數執(zhí)行線性回歸分析,得到回歸方程的斜率、截距、相關系數和 p 值。
分位數回歸
分位數回歸用于建立分位數與自變量之間的關系模型,通常用于處理異方差性或離群值較多的數據。在 Python 中,可以使用 statsmodels 庫執(zhí)行分位數回歸分析。
import statsmodels.api as sm
# 創(chuàng)建自變量和因變量數據
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y = [2, 4, 5, 4, 6]
# 添加常數項
x = sm.add_constant(x)
# 執(zhí)行分位數回歸分析
quantiles = [0.25, 0.5, 0.75]
for q in quantiles:
model = sm.QuantReg(y, x)
result = model.fit(q=q)
print(f"分位數 {q}:")
print(result.summary())
在上面的示例中,創(chuàng)建了自變量數據 x 和因變量數據 y,然后使用 sm.QuantReg 類執(zhí)行分位數回歸分析,得到不同分位數下的回歸結果。
這些是常見的統計檢驗方法和回歸分析方法的示例代碼,可以幫助進行數據分析和統計建模。根據不同的需求和數據類型,選擇合適的方法進行分析和假設檢驗,以獲得有意義的結果。
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