Python数据正态性检验实现过程


Posted in Python onApril 18, 2020

在做数据分析或者统计的时候,经常需要进行数据正态性的检验,因为很多假设都是基于正态分布的基础之上的,例如:T检验。

在Python中,主要有以下检验正态性的方法:

1.scipy.stats.shapiro ——Shapiro-Wilk test,属于专门用来做正态性检验的模块,其原假设:样本数据符合正态分布。

注:适用于小样本。

其函数定位为:

def shapiro(x):
  """
  Perform the Shapiro-Wilk test for normality.

  The Shapiro-Wilk test tests the null hypothesis that the
  data was drawn from a normal distribution.

  Parameters
  ----------
  x : array_like
    Array of sample data.

  Returns
  -------
  W : float
    The test statistic.
  p-value : float
    The p-value for the hypothesis test.

x参数为样本值序列,返回值中第一个为检验统计量,第二个为P值,当P值大于指定的显著性水平,则接受原假设。

2.scipy.stats.kstest(K-S检验):可以检验多种分布,不止正态分布,其原假设:数据符合正态分布。

其函数定义为:

def kstest(rvs, cdf, args=(), N=20, alternative='two-sided', mode='approx'):
  """
  Perform the Kolmogorov-Smirnov test for goodness of fit.

  This performs a test of the distribution G(x) of an observed
  random variable against a given distribution F(x). Under the null
  hypothesis the two distributions are identical, G(x)=F(x). The
  alternative hypothesis can be either 'two-sided' (default), 'less'
  or 'greater'. The KS test is only valid for continuous distributions.

  Parameters
  ----------
  rvs : str, array or callable
    If a string, it should be the name of a distribution in `scipy.stats`.
    If an array, it should be a 1-D array of observations of random
    variables.
    If a callable, it should be a function to generate random variables;
    it is required to have a keyword argument `size`.
  cdf : str or callable
    If a string, it should be the name of a distribution in `scipy.stats`.
    If `rvs` is a string then `cdf` can be False or the same as `rvs`.
    If a callable, that callable is used to calculate the cdf.
  args : tuple, sequence, optional
    Distribution parameters, used if `rvs` or `cdf` are strings.
  N : int, optional
    Sample size if `rvs` is string or callable. Default is 20.
  alternative : {'two-sided', 'less','greater'}, optional
    Defines the alternative hypothesis (see explanation above).
    Default is 'two-sided'.
  mode : 'approx' (default) or 'asymp', optional
    Defines the distribution used for calculating the p-value.

     - 'approx' : use approximation to exact distribution of test statistic
     - 'asymp' : use asymptotic distribution of test statistic

  Returns
  -------
  statistic : float
    KS test statistic, either D, D+ or D-.
  pvalue : float
    One-tailed or two-tailed p-value.

参数是:

rvs:待检验数据。

cdf:检验分布,例如'norm','expon','rayleigh','gamma'等分布,设置为'norm'时表示正态分布。

alternative:默认为双侧检验,可以设置为'less'或'greater'作单侧检验。

model:'approx'(默认值),表示使用检验统计量的精确分布的近视值;'asymp':使用检验统计量的渐进分布。

其返回值中第一个为统计量,第二个为P值。

3.scipy.stats.normaltest:正态性检验,其原假设:样本来自正态分布。

其函数定义为:

def normaltest(a, axis=0, nan_policy='propagate'):
  """
  Test whether a sample differs from a normal distribution.

  This function tests the null hypothesis that a sample comes
  from a normal distribution. It is based on D'Agostino and
  Pearson's [1]_, [2]_ test that combines skew and kurtosis to
  produce an omnibus test of normality.


  Parameters
  ----------
  a : array_like
    The array containing the sample to be tested.
  axis : int or None, optional
    Axis along which to compute test. Default is 0. If None,
    compute over the whole array `a`.
  nan_policy : {'propagate', 'raise', 'omit'}, optional
    Defines how to handle when input contains nan. 'propagate' returns nan,
    'raise' throws an error, 'omit' performs the calculations ignoring nan
    values. Default is 'propagate'.

  Returns
  -------
  statistic : float or array
    ``s^2 + k^2``, where ``s`` is the z-score returned by `skewtest` and
    ``k`` is the z-score returned by `kurtosistest`.
  pvalue : float or array
    A 2-sided chi squared probability for the hypothesis test.

其参数:

axis=None 可以表示对整个数据做检验,默认值是0。

nan_policy:当输入的数据中有nan时,'propagate',返回空值;'raise' 时,抛出错误;'omit' 时,忽略空值。

其返回值中,第一个是统计量,第二个是P值。

4.scipy.stats.anderson:由 scipy.stats.kstest 改进而来,用于检验样本是否属于某一分布(正态分布、指数分布、logistic 或者 Gumbel等分布)

其函数定义为:

def anderson(x, dist='norm'):
  """
  Anderson-Darling test for data coming from a particular distribution

  The Anderson-Darling tests the null hypothesis that a sample is
  drawn from a population that follows a particular distribution.
  For the Anderson-Darling test, the critical values depend on
  which distribution is being tested against. This function works
  for normal, exponential, logistic, or Gumbel (Extreme Value
  Type I) distributions.

  Parameters
  ----------
  x : array_like
    array of sample data
  dist : {'norm','expon','logistic','gumbel','gumbel_l', gumbel_r',
    'extreme1'}, optional
    the type of distribution to test against. The default is 'norm'
    and 'extreme1', 'gumbel_l' and 'gumbel' are synonyms.

  Returns
  -------
  statistic : float
    The Anderson-Darling test statistic
  critical_values : list
    The critical values for this distribution
  significance_level : list
    The significance levels for the corresponding critical values
    in percents. The function returns critical values for a
    differing set of significance levels depending on the
    distribution that is being tested against.

其参数:

x和dist分别表示样本数据和分布。

返回值有三个,第一个表示统计值,第二个表示评价值,第三个是显著性水平;评价值和显著性水平对应。

对于不同的分布,显著性水平不一样。

Critical values provided are for the following significance levels:

  normal/exponenential
    15%, 10%, 5%, 2.5%, 1%
  logistic
    25%, 10%, 5%, 2.5%, 1%, 0.5%
  Gumbel
    25%, 10%, 5%, 2.5%, 1%

关于统计值与评价值的对比:当统计值大于这些评价值时,表示在对应的显著性水平下,原假设被拒绝,即不属于某分布。

If the returned statistic is larger than these critical values then for the corresponding significance level, the null hypothesis that the data come from the chosen distribution can be rejected.

5.skewtest 和kurtosistest 检验:用于检验样本的skew(偏度)和kurtosis(峰度)是否与正态分布一致,因为正态分布的偏度=0,峰度=3。

偏度:偏度是样本的标准三阶中心矩。

Python数据正态性检验实现过程

峰度:峰度是样本的标准四阶中心矩。

Python数据正态性检验实现过程

6. 代码如下:

import numpy as np
from scipy import stats

a = np.random.normal(0,2,50)
b = np.linspace(0, 10, 100)

# Shapiro-Wilk test
S,p = stats.shapiro(a)
print('the shapiro test result is:',S,',',p)

# kstest(K-S检验)
K,p = stats.kstest(a, 'norm')
print(K,p)

# normaltest
N,p = stats.normaltest(b)
print(N,p)

# Anderson-Darling test
A,C,p = stats.anderson(b,dist='norm')
print(A,C,p)

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持三水点靠木。

Python 相关文章推荐
python简单判断序列是否为空的方法
Jun 30 Python
Python中atexit模块的基本使用示例
Jul 08 Python
在Python程序和Flask框架中使用SQLAlchemy的教程
Jun 06 Python
python并发编程之多进程、多线程、异步和协程详解
Oct 28 Python
python使用openpyxl库修改excel表格数据方法
May 03 Python
Python subprocess模块常见用法分析
Jun 12 Python
python 不同方式读取文件速度不同的实例
Nov 09 Python
Python设置matplotlib.plot的坐标轴刻度间隔以及刻度范围
Jun 25 Python
Django 多表关联 存储 使用方法详解 ManyToManyField save
Aug 09 Python
使用虚拟环境打包python为exe 文件的方法
Aug 29 Python
Python sorted对list和dict排序
Jun 09 Python
python爬虫破解字体加密案例详解
Mar 02 Python
如何基于线程池提升request模块效率
Apr 18 #Python
新建文件时Pycharm中自动设置头部模板信息的方法
Apr 17 #Python
使用python无账号无限制获取企查查信息的实例代码
Apr 17 #Python
jupyter notebook中美观显示矩阵实例
Apr 17 #Python
Python3将ipa包中的文件按大小排序
Apr 17 #Python
利用pyecharts读取csv并进行数据统计可视化的实现
Apr 17 #Python
pyecharts动态轨迹图的实现示例
Apr 17 #Python
You might like
隐藏X-Space个人空间下方版权方法隐藏X-Space个人空间标题隐藏X-Space个人空间管理版权方法
2007/02/22 PHP
PHP编码规范-php coding standard
2007/03/16 PHP
3种php生成唯一id的方法
2015/11/23 PHP
详解PHP PDO简单教程
2019/05/28 PHP
一个对于js this关键字的问题
2007/01/09 Javascript
javascript 二维数组的实现与应用
2010/03/16 Javascript
jquery中动态效果小结
2010/12/16 Javascript
给页面渲染时间加速 干掉Dom Level 0 Event
2012/12/19 Javascript
js运动框架_包括图片的淡入淡出效果
2013/05/11 Javascript
jQuery模拟新浪微博首页滚动效果的方法
2015/03/11 Javascript
JavaScript获得url查询参数的方法
2015/07/02 Javascript
bootstrap 下拉多选框进行多选传值问题代码分析
2017/02/14 Javascript
vue 自动化路由实现代码
2019/09/03 Javascript
Linux中Python 环境软件包安装步骤
2016/03/31 Python
python 遍历字符串(含汉字)实例详解
2017/04/04 Python
python+POP3实现批量下载邮件附件
2018/06/19 Python
Python2.7环境Flask框架安装简明教程【已测试】
2018/07/13 Python
详解django自定义中间件处理
2018/11/21 Python
解决Python下json.loads()中文字符出错的问题
2018/12/19 Python
Python read函数按字节(字符)读取文件的实现
2019/07/03 Python
Django ModelForm组件使用方法详解
2019/07/23 Python
浅谈django2.0 ForeignKey参数的变化
2019/08/06 Python
Python编写带选项的命令行程序方法
2019/08/13 Python
Python基于smtplib协议实现发送邮件
2020/06/03 Python
解决tensorflow模型压缩的问题_踩坑无数,总算搞定
2021/03/02 Python
CSS3的calc()做响应模式布局的实现方法
2017/09/06 HTML / CSS
欧洲、亚洲、非洲和拉丁美洲的度假套餐:Great Value Vacations
2019/03/30 全球购物
光电信息专业应届生求职信
2013/10/07 职场文书
高中生自我鉴定范文
2013/10/30 职场文书
新闻系毕业生推荐信
2013/11/16 职场文书
公务员考察材料
2014/12/23 职场文书
事业单位财务人员岗位职责
2015/04/14 职场文书
超市员工管理制度
2015/08/06 职场文书
python中pycryto实现数据加密
2022/04/29 Python
Mysql中@和@@符号的详细使用指南
2022/06/05 MySQL
Python docx库删除复制paragraph及行高设置图片插入示例
2022/07/23 Python