R实验 方差分析
实验目的:
掌握单因素方差分析的思想和方法;
掌握多重均值检验方法;
掌握多个总体的方差齐性检验;
掌握Kruskal-Wallis秩和检验的思想和方法;
掌握多重Wilcoxon秩和检验的思想和方法。
实验内容:
(习题7.1)进行一次试验,当缓慢旋转的布面轮子受到磨损时,比较3种布上涂料的磨损量。对每种涂料类型试验10个涂料样品,记录每个样品直到出现可见磨损时的小时数,数据由下表给出(数据存放在paint.data文件中)。试用单因素方差分析方法分析:这3种涂料直至磨损明显可见的平均时间是否存在显著差异?如果存在,请做多重T检验,分析哪种涂料之间存在显著差异。
涂料 | 磨损小时数 | |||||||||
A | 148 | 76 | 393 | 520 | 236 | 134 | 55 | 166 | 415 | 153 |
B | 513 | 264 | 433 | 94 | 535 | 327 | 214 | 135 | 280 | 304 |
C | 335 | 643 | 216 | 536 | 128 | 723 | 258 | 380 | 594 | 465 |
三种涂料的磨损数据
解:
(1)这3种涂料直至磨损明显可见的平均时间是否存在显著差异?
提出假设:
H0:3种涂料直至磨损明显可见的平均时间不存在显著差异。
H1:3种涂料直至磨损明显可见的平均时间存在显著差异。
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> x<-scan("C:\\Users\\黄培滇\\Desktop\\R语言生物统计学\\chap07\\paint.data")Read 30 items> A<-factor(rep(1:3,c(10,10,10)))> paint.aov<-aov(x~A)> summary(paint.aov)
Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F)
A 2 198772 99386 3.482 0.0452 *
Residuals 27 770671 28543
---
Signif. codes:
0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1
结论:P值(0.0452<0.05),拒绝原假设,即3种涂料直至磨损明显可见的平均时间存在显著差异。
(2)如果存在,请做多重T检验,分析哪种涂料之间存在显著差异?
提出假设:
H0:μi=μj i,j=1,2,3,i≠j
H1:μi≠μj i,j=1,2,3,i≠j
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> x<-scan("C:\\Users\\黄培滇\\Desktop\\R语言生物统计学\\chap07\\paint.data")> A<-factor(rep(1:3,c(10,10,10)))> tapply(x,A,mean)
1 2 3
229.6 309.9 427.8
> pairwise.t.test(x,A)
Pairwise comparisons using t tests with pooled SD
data: x and A
1 2
2 0.297 -
3 0.042 0.261
P value adjustment method: holm
结论:由结果得出,A涂料与B涂料有显著性差异和C涂料没有显著性差异,B涂料与C涂料有显著性差异。
(习题7.2)用于清洁金属部件有3种有机溶剂:芬芳剂、氯烷和酯类。下表(数据存放在solvent.data文件中)给出了这3种溶剂吸附比的测试结果,能否根据这组数据分析出这3种溶剂的吸附比是否存在显著差异?如果存在,请做多重T检验,分析哪种有机溶剂之间存在显著差异。
溶剂 | 摩尔分数 | ||||||||
芬芳剂 | 1.06 | 0.79 | 0.82 | 0.89 | 1.05 | 0.95 | 0.65 | 1.15 | 1.12 |
氯烷 | 1.58 | 1.45 | 0.57 | 1.16 | 1.12 | 0.91 | 0.83 | 0.43 | |
酯类 | 0.29 | 0.06 | 0.44 | 0.61 | 0.55 | 0.43 | 0.51 | 0.10 | 0.34 |
0.53 | 0.06 | 0.09 | 0.17 | 0.60 | 0.17 |
三种溶剂吸附比数据(单位:摩尔分数)
解:
(1)这3种溶剂的吸附比是否存在显著差异?
提出假设:
H0:3种溶剂的吸附比不存在显著差异
H1:3种溶剂的吸附比存在显著差异
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> solvent<-data.frame(x<-scan("C:\\Users\\黄培滇\\Desktop\\R语言生物统计学\\chap07\\solvent.data"),+ A<-factor(rep(1:3,c(9,8,15))))
Read 32 items
> solvent.aov<-aov(x~A,data = solvent)> summary(solvent.aov)
Df Sum Sq Mean Sq F value Pr(>F)
A 2 3.305 1.6527 24.51 5.86e-07 ***
Residuals 29 1.955 0.0674
---
Signif. codes:
0 ‘***’ 0.001 ‘**’ 0.01 ‘*’ 0.05 ‘.’ 0.1 ‘ ’ 1
结论:P值远小于0.01,因此拒绝原假设,即3种溶剂的吸附比存在显著差异。
(2)如果存在,请做多重T检验,分析哪种有机溶剂之间存在显著差异?
提出假设:
H0:μi=μj i,j=1,2,3,i≠j
H1:μi=μj i,j=1,2,3,i≠j
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> attach(solvent)
The following objects are masked from solvent (pos = 3):
A....factor.rep.1.3..c.9..8..15...,
x....scan..C...Users..黄培滇..Desktop..R语言生物统计学..chap07..solvent.data..
> tapply(x,A,mean)
1 2 3
0.9422222 1.0062500 0.3300000
> pairwise.t.test(x,A)
Pairwise comparisons using t tests with pooled SD
data: x and A
1 2
2 0.62 -
3 9.8e-06 5.5e-06
P value adjustment method: holm
结论:由结果得出,芬芳剂与氯烷没有显著性差异,而与酯类有显著性差异;氯烷与酯类没有显著性差异。
(习题7.3)对习题7.2的数据做正态性检验和方差齐性检验,试分析:使用方差不同模型(如oneway.test()函数)和方差相同模型(如aov()函数)哪个更合理?
解:
(1)正态性检验
提出假设:
H0:a试剂服从正态性,a=1,2,3
H1:a试剂不服从正态性,a=1,2,3
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
>#直接引用上题构建好的数据表
> with(solvent,tapply(x,A,shapiro.test))
$`1`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.9508, p-value = 0.6989
$`2`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.96815, p-value = 0.8831
$`3`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.89092, p-value = 0.06923
结论:从计算结果得出,3组数据服从正态性
(2)方差齐性检验
提出假设:
H0:数据服从方差齐性
H1:数据不服从方差齐性
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> #直接引用构建好的solvent数据表> bartlett.test(x~A,data = solvent)
Bartlett test of homogeneity of variances
data: x by A
Bartlett's K-squared = 6.7779, df = 2, p-value =
0.03374
结论:P值(0.0337<0.05),拒绝原假设,即数据不服从方差齐性。
(3)使用方差不同模型(如oneway.test()函数)和方差相同模型(如aov()函数)哪个更合理?
基于本题的情况即满足正态性,但不满足方差齐性,oneway,test()函数更合适。
(习题7.4)使用方差不同模型(oneway.test()函数)和秩检验方法(kruskal.test()函数)对习题7.1中的数据进行分析是否得到与习题7.1相同的结果?如果得到的结论不同,哪个结论更合理?试对数据做正态性检验(如shapiro.test()函数)和方差齐性检验(如bartlett.test()函数)来说明这一问题。
解:
(1)使用方差不同模型(oneway.test()函数)分析:这3种涂料直至磨损明显可见的平均时间是否存在显著差异?
提出假设:
H0:3种涂料直至磨损明显可见的平均时间不存在显著差异。
H1:3种涂料直至磨损明显可见的平均时间存在显著差异。
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> paint<-data.frame(x<-scan("C:\\Users\\黄培滇\\Desktop\\R语言生物统计学\\chap07\\paint.data"),+ A<-factor(rep(1:3,c(10,10,10))))
Read 30 items
> oneway.test(x~A,data = paint)
One-way analysis of means (not assuming equal
variances)
data: x and A
F = 2.9699, num df = 2.000, denom df = 17.775,
p-value = 0.07713
结论:P值(0.0771>0.05),接受原假设,即3种涂料直至磨损明显可见的平均时间不存在显著差异。
(2)使用秩检验方法(kruskal.test()分析:这3种涂料直至磨损明显可见的平均时间是否存在显著差异?
提出假设:
H0:3种涂料直至磨损明显可见的平均时间不存在显著差异。
H1:3种涂料直至磨损明显可见的平均时间存在显著差异。
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> kruskal.test(x~A,data = paint)
Kruskal-Wallis rank sum test
data: x by A
Kruskal-Wallis chi-squared = 5.4684, df = 2, p-value
= 0.06495
结论:P值(0.06495>0.05),接受原假设,即3种涂料直至磨损明显可见的平均时间不存在显著差异。
(3)如果得到的结论不同,哪个结论更合理?试对数据做正态性检验(如shapiro.test()函数)和方差齐性检验(如bartlett.test()函数)来说明这一问题。
> with(paint,tapply(x,A,shapiro.test))
$`1`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.87975, p-value = 0.1296
$`2`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.95268, p-value = 0.7003
$`3`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.97137, p-value = 0.9033
> bartlett.test(x~A,data = paint)
Bartlett test of homogeneity of variances
data: x by A
Bartlett's K-squared = 0.79406, df = 2, p-value =
0.6723
由计算结果可知,习题7.1数据服从正态性要求与方差齐性要求。因此采用方差分析更为合适
(习题7.6)考查不同职业人群对心理疾病原因的认识,现找到A、B、C3种职业的人员各10名,这30个人用笔试的方式回答心理疾病原因的知识问卷,测试分数如下表所示(数据存放在staff.data文件中)。(1)使用Kruskal-Walis秩和检验,分析这3种职业人员平均测试分数是否有显著差异;(2)使用正态性检验和方差齐性检验的方法来分析Kruskal-Wallis秩和检验的合理性。
职业 | 测试分数 | |||||||||
A | 62 | 60 | 60 | 25 | 24 | 23 | 20 | 13 | 12 | 6 |
B | 62 | 62 | 24 | 24 | 22 | 20 | 19 | 10 | 8 | 8 |
C | 37 | 31 | 15 | 15 | 14 | 14 | 14 | 5 | 3 | 2 |
3种职业人员心理疾病的测试分析
解:
(1)使用Kruskal-Walis秩和检验,分析这3种职业人员平均测试分数是否有显著差异?
提出假设:
H0:3种职业人员平均测试分数没有显著差异
H1:3种职业人员平均测试分数有显著差异
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> staff<-data.frame(x<-scan("C:\\Users\\黄培滇\\Desktop\\R语言生物统计学\\chap07\\staff.data"),+ A<-factor(rep(1:3,c(10,10,10))))
Read 30 items
> kruskal.test(x~A,data = staff)
Kruskal-Wallis rank sum test
data: x by A
Kruskal-Wallis chi-squared = 3.2535, df = 2, p-value
= 0.1966
结论:P值(0.1966>0.05)接受原假设,即3种职业人员平均测试分数没有显著差异。
(2)使用正态性检验和方差齐性检验的方法来分析Kruskal-Wallis秩和检验的合理性。
> with(staff,tapply(x,A,shapiro.test))
$`1`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.81494, p-value = 0.02201
$`2`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.76284, p-value = 0.005115
$`3`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.86148, p-value = 0.07944
> bartlett.test(x~A,data = staff)
Bartlett test of homogeneity of variances
data: x by A
Bartlett's K-squared = 3.6228, df = 2, p-value =
0.1634
由计算结果,可以得出,题目中第1、2组数据不满足正态性要求,而数据满足方差齐性要求,因此Kruskal-Wallis秩和检验符合该题目。
(习题7.7)生物学家认为,河流中的富营养水注入海湾后,会导致浮游生物赖以生存的藻类快速生长,细菌则以浮游生物的排泄物和死藻类为主,消耗了水中的氧。为验证是否有这种情况发生,现测试某河流入海口开始的4个海洋区域中的平均溶解氧含量(见下表,.数据存放在sea.data文件中)。(1)对数据做正态性检验和方差齐性检验;(2)4个海洋区域溶解氧含量是否有显著差异?(3)如果有差异,哪些区域之间有差异?(注:请根据(1)的结果合理选择检验的方法)
距入海口距离 | 溶解氧含量 | |||||||||
1km | 1 | 5 | 2 | 1 | 2 | 2 | 4 | 3 | 0 | 2 |
5km | 4 | 8 | 2 | 3 | 8 | 5 | 6 | 4 | 3 | 3 |
10km | 20 | 26 | 24 | 11 | 28 | 20 | 19 | 19 | 21 | 24 |
20km | 37 | 30 | 26 | 24 | 41 | 25 | 36 | 31 | 31 | 33 |
离入海口处4个距离的平均溶解氧含量(单位:mg/L)
解:
(1)对数据做正态性检验和方差齐性检验
①正态性检验。提出假设:
H0:a km数据服从正态性,a = 1,5,10,20
H1:a km数据不服从正态性,a = 1,5,10,20
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> sea<-data.frame(x<-scan("C:\\Users\\黄培滇\\Desktop\\R语言生物统计学\\chap07\\sea.data"),+ A<-factor(rep(1:4,c(10,10,10,10))))
Read 40 items
> with(sea,tapply(x,A,shapiro.test))
$`1`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.93644, p-value = 0.5141
$`2`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.88391, p-value = 0.1446
$`3`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.92543, p-value = 0.4045
$`4`
Shapiro-Wilk normality test
data: X[[i]]
W = 0.95791, p-value = 0.7618
结论:由计算结果可以得出,数据都服从正态性。
②方差齐性检验。提出假设:
H0:数据服从方差齐性
H1:数据不服从方差齐性
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> bartlett.test(x~A,data = sea)
Bartlett test of homogeneity of variances
data: x by A
Bartlett's K-squared = 17.17, df = 3, p-value =
0.000652
结论:P值小于0.05,拒绝原假设,即数据不服从方差齐性
(2)4个海洋区域溶解氧含量是否有显著差异?(用单因素方差分析还是Kruskal-Wallis检验?)提出假设:
由于数据服从正态性,但不满足方差齐性,因此采用单因素方差分析中的oneway.test()函数
H0:4个海洋区域溶解氧含量无显著差异
H1:4个海洋区域溶解氧含量有显著差异
源代码及运行结果:(复制到此处,不要截图)
> oneway.test(x~A,data = sea)
One-way analysis of means (not assuming equal
variances)
data: x and A
F = 118.54, num df = 3.000, denom df = 18.315,
p-value = 3.503e-12
结论:P值远小于0.01,拒绝原假设,即4个海洋区域溶解氧含量有显著差异。
(3)如果有差异,哪些区域之间有差异?
> tapply(x,A,mean)
1 2 3 4
2.2 4.6 21.2 31.4
> pairwise.t.test(x,A)
Pairwise comparisons using t tests with pooled SD
data: x and A
1 2 3
2 0.17 - -
3 1.8e-12 5.2e-11 -
4 < 2e-16 < 2e-16 1.8e-06
P value adjustment method: holm
由计算结果,得出1区域和2区域之间没有显著性差异与其他区域有显著性差异,而其余区域彼此之间都纯在显著性差异。
思考:
方差分析使用的前提条件有哪三个?
方差齐性
正态性
独立性
设因素A有r个水平,所有样本数据的总数为n,则组间平方和SA的自由度是多少?组内平方和SE的自由度是多少?
组间平方和自由度为r-1,组内平方和自由度为r-n。
R语言中,要给出完整的方差分析表,需要用到哪两个函数?
aov() 与 summary()
方差分析的统计量F=( A )。
A. SA/SE B. MSA/MSE C. MSE/MSA D. SE/SA
所有样本数据与所有样本数据的均数之差的平方和称为___总平方和________。
当数据只满足正态性,但不满足方差齐性时,可用_____oneway.test()____________函数做方差分析。
单因素方差分析时,如果拒绝原假设,想进一步了解到底哪些总体之间的均值有显著性差异,可以做多重T检验,R软件中,用于此检验的函数是_____paiewise.t.test()________。
Kruskal-Wallis秩和检验是用于______数据既不满足正态性要求,又不满足方差齐性要求________情况下的非参数检验。
Kruskal-Wallis秩和检验时,如果拒绝原假设,想进一步了解到底哪些总体之间的有显著性差异,由于此时没有正态性和方差齐性的条件,因此需要做多重Wilcoxon检验,R软件中,用于此检验的函数是____pairwise.wilcox.test()_________。
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一、多模态商品数据接口的技术架构 (一)多模态数据融合引擎 跨模态语义对齐 通过Transformer架构实现图像、语音、文字的语义关联。例如,当用户上传一张“蓝色连衣裙”的图片时,接口可自动提取图像中的颜色(RGB值&…...

什么是库存周转?如何用进销存系统提高库存周转率?
你可能听说过这样一句话: “利润不是赚出来的,是管出来的。” 尤其是在制造业、批发零售、电商这类“货堆成山”的行业,很多企业看着销售不错,账上却没钱、利润也不见了,一翻库存才发现: 一堆卖不动的旧货…...

C++ 求圆面积的程序(Program to find area of a circle)
给定半径r,求圆的面积。圆的面积应精确到小数点后5位。 例子: 输入:r 5 输出:78.53982 解释:由于面积 PI * r * r 3.14159265358979323846 * 5 * 5 78.53982,因为我们只保留小数点后 5 位数字。 输…...

自然语言处理——循环神经网络
自然语言处理——循环神经网络 循环神经网络应用到基于机器学习的自然语言处理任务序列到类别同步的序列到序列模式异步的序列到序列模式 参数学习和长程依赖问题基于门控的循环神经网络门控循环单元(GRU)长短期记忆神经网络(LSTM)…...

如何在最短时间内提升打ctf(web)的水平?
刚刚刷完2遍 bugku 的 web 题,前来答题。 每个人对刷题理解是不同,有的人是看了writeup就等于刷了,有的人是收藏了writeup就等于刷了,有的人是跟着writeup做了一遍就等于刷了,还有的人是独立思考做了一遍就等于刷了。…...