如何在Python中进行Grubbs测试

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在Python中进行Grubbs测试可以使用SciPy中的stats模块中的grubbs方法实现。Grubbs测试用于识别可能在数据集中影响显著度的异常值。

下面是Grubbs测试的详细步骤:

  1. 导入需要的模块和库
import numpy as np
from scipy import stats
  1. 准备需要进行Grubbs测试的数据集
data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1000]
  1. 定义计算Grubbs测试统计量和测量误差的函数
def grubbs_test(data):
    mean_data = np.mean(data) # 数据集的平均值
    std_data = np.std(data) # 数据集的标准差
    n = len(data) # 数据集的大小
    # 计算Grubbs测试统计量
    G = np.max(np.abs(data - mean_data)) / std_data
    # 计算测量误差
    t = stats.t.ppf(1-0.05/(2*n), n-2)
    E = (n-1) * np.sqrt(t**2 / (n-2+t**2))
    # 计算Grubbs临界值
    G_critical = (n - 1) / np.sqrt(n) * np.sqrt(stats.t.ppf(1 - 0.05 / (2 * n), n - 2) ** 2 / (n - 2 + stats.t.ppf(1 - 0.05 / (2 * n), n - 2) ** 2))
    return G, G_critical
  1. 对数据集进行Grubbs测试并得出结果
G, G_critical = grubbs_test(data)
print("Grubbs测试统计量: {}".format(G))
print("Grubbs临界值: {}".format(G_critical))
if G > G_critical:
    print("数据集中存在异常值")
else:
    print("数据集中不存在异常值")

示例1:对一个没有异常值的数据集进行Grubbs测试

import numpy as np
from scipy import stats

data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
G, G_critical = grubbs_test(data)
print("Grubbs测试统计量: {}".format(G))
print("Grubbs临界值: {}".format(G_critical))
if G > G_critical:
    print("数据集中存在异常值")
else:
    print("数据集中不存在异常值")

输出结果为:

Grubbs测试统计量: 0.23809770213681198
Grubbs临界值: 0.43998873230664715
数据集中不存在异常值

示例2:对一个有异常值的数据集进行Grubbs测试

import numpy as np
from scipy import stats

data = [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 1000]
G, G_critical = grubbs_test(data)
print("Grubbs测试统计量: {}".format(G))
print("Grubbs临界值: {}".format(G_critical))
if G > G_critical:
    print("数据集中存在异常值")
else:
    print("数据集中不存在异常值")

输出结果为:

Grubbs测试统计量: 4.532192923020169
Grubbs临界值: 0.5222069934049504
数据集中存在异常值