Как использовать Outlier Tests в R-коде

Ответ 1

Я согласен с Дирком, это трудно. Я бы рекомендовал сначала посмотреть, почему у вас могут быть выбросы. Выброс - это всего лишь число, которое кто-то считает подозрительным, это не конкретное "плохое" значение, и если вы не можете найти причину, чтобы он был нарушением, вам, возможно, придется жить с неопределенностью.

Одна вещь, о которой вы не упоминали, это то, какой вид вы смотрите. Являются ли ваши данные сгруппированными по среднему значению, у них есть определенный дистрибутив или есть какая-то связь между вашими данными.

Вот несколько примеров

Сначала мы создадим некоторые данные, а затем испортим их с помощью outlier;

> testout<-data.frame(X1=rnorm(50,mean=50,sd=10),X2=rnorm(50,mean=5,sd=1.5),Y=rnorm(50,mean=200,sd=25))
> #Taint the Data
> testout$X1[10]<-5
> testout$X2[10]<-5
> testout$Y[10]<-530

> testout
         X1         X2        Y
1  44.20043  1.5259458 169.3296
2  40.46721  5.8437076 200.9038
3  48.20571  3.8243373 189.4652
4  60.09808  4.6609190 177.5159
5  50.23627  2.6193455 210.4360
6  43.50972  5.8212863 203.8361
7  44.95626  7.8368405 236.5821
8  66.14391  3.6828843 171.9624
9  45.53040  4.8311616 187.0553
10  5.00000  5.0000000 530.0000
11 64.71719  6.4007245 164.8052
12 54.43665  7.8695891 192.8824
13 45.78278  4.9921489 182.2957
14 49.59998  4.7716099 146.3090
<snip>
48 26.55487  5.8082497 189.7901
49 45.28317  5.0219647 208.1318
50 44.84145  3.6252663 251.5620

Чаще всего полезно анализировать данные графически (мозг намного лучше обнаруживает выбросы, чем математика)

> #Use Boxplot to Review the Data
> boxplot(testout$X1, ylab="X1")
> boxplot(testout$X2, ylab="X2")
> boxplot(testout$Y, ylab="Y")

Затем вы можете использовать тест. Если тест возвращает значение обрезания или значение, которое может быть выбросом, вы можете использовать ifelse для его удаления.

> #Use Outlier test to remove individual values
> testout$newX1<-ifelse(testout$X1==outlier(testout$X1),NA,testout$X1)
> testout
         X1         X2        Y    newX1
1  44.20043  1.5259458 169.3296 44.20043
2  40.46721  5.8437076 200.9038 40.46721
3  48.20571  3.8243373 189.4652 48.20571
4  60.09808  4.6609190 177.5159 60.09808
5  50.23627  2.6193455 210.4360 50.23627
6  43.50972  5.8212863 203.8361 43.50972
7  44.95626  7.8368405 236.5821 44.95626 
8  66.14391  3.6828843 171.9624 66.14391 
9  45.53040  4.8311616 187.0553 45.53040
10  5.00000  5.0000000 530.0000       NA 
11 64.71719  6.4007245 164.8052 64.71719 
12 54.43665  7.8695891 192.8824 54.43665 
13 45.78278  4.9921489 182.2957 45.78278 
14 49.59998  4.7716099 146.3090 49.59998 
15 45.07720  4.2355525 192.9041 45.07720 
16 62.27717  7.1518606 186.6482 62.27717 
17 48.50446  3.0712422 228.3253 48.50446 
18 65.49983  5.4609713 184.8983 65.49983 
19 44.38387  4.9305222 213.9378 44.38387 
20 43.52883  8.3777627 203.5657 43.52883 
<snip>
49 45.28317  5.0219647 208.1318 45.28317 
50 44.84145  3.6252663 251.5620 44.84145

Или для более сложных примеров вы можете использовать статистику для расчета критических значений отсечения, здесь используя тест Lund (см. Lund, RE 1975, "Таблицы для приближенного теста на выбросы в линейных моделях", Technometrics, vol. 17, № 4, стр. 473-476 и Прескотт, П. 1975, "Приближенный тест на выбросы в линейных моделях", "Технометрия", том 17, № 1, стр. 129-132.)

> #Alternative approach using Lund Test
> lundcrit<-function(a, n, q) {
+ # Calculates a Critical value for Outlier Test according to Lund
+ # See Lund, R. E. 1975, "Tables for An Approximate Test for Outliers in Linear Models", Technometrics, vol. 17, no. 4, pp. 473-476.
+ # and Prescott, P. 1975, "An Approximate Test for Outliers in Linear Models", Technometrics, vol. 17, no. 1, pp. 129-132.
+ # a = alpha
+ # n = Number of data elements
+ # q = Number of independent Variables (including intercept)
+ F<-qf(c(1-(a/n)),df1=1,df2=n-q-1,lower.tail=TRUE)
+ crit<-((n-q)*F/(n-q-1+F))^0.5
+ crit
+ }

> testoutlm<-lm(Y~X1+X2,data=testout)

> testout$fitted<-fitted(testoutlm)

> testout$residual<-residuals(testoutlm)

> testout$standardresid<-rstandard(testoutlm)

> n<-nrow(testout)

> q<-length(testoutlm$coefficients)

> crit<-lundcrit(0.1,n,q)

> testout$Ynew<-ifelse(abs(testout$standardresid)>crit,NA,testout$Y)

> testout
         X1         X2        Y    newX1   fitted    residual standardresid
1  44.20043  1.5259458 169.3296 44.20043 209.8467 -40.5171222  -1.009507695
2  40.46721  5.8437076 200.9038 40.46721 231.9221 -31.0183107  -0.747624895
3  48.20571  3.8243373 189.4652 48.20571 203.4786 -14.0134646  -0.335955648
4  60.09808  4.6609190 177.5159 60.09808 169.6108   7.9050960   0.190908291
5  50.23627  2.6193455 210.4360 50.23627 194.3285  16.1075799   0.391537883
6  43.50972  5.8212863 203.8361 43.50972 222.6667 -18.8306252  -0.452070155
7  44.95626  7.8368405 236.5821 44.95626 223.3287  13.2534226   0.326339981
8  66.14391  3.6828843 171.9624 66.14391 148.8870  23.0754677   0.568829360
9  45.53040  4.8311616 187.0553 45.53040 214.0832 -27.0279262  -0.646090667
10  5.00000  5.0000000 530.0000       NA 337.0535 192.9465135   5.714275585
11 64.71719  6.4007245 164.8052 64.71719 159.9911   4.8141018   0.118618011
12 54.43665  7.8695891 192.8824 54.43665 194.7454  -1.8630426  -0.046004311
13 45.78278  4.9921489 182.2957 45.78278 213.7223 -31.4266180  -0.751115595
14 49.59998  4.7716099 146.3090 49.59998 201.6296 -55.3205552  -1.321042392
15 45.07720  4.2355525 192.9041 45.07720 213.9655 -21.0613819  -0.504406009
16 62.27717  7.1518606 186.6482 62.27717 169.2455  17.4027250   0.430262983
17 48.50446  3.0712422 228.3253 48.50446 200.6938  27.6314695   0.667366651
18 65.49983  5.4609713 184.8983 65.49983 155.2768  29.6214506   0.726319931
19 44.38387  4.9305222 213.9378 44.38387 217.7981  -3.8603382  -0.092354925
20 43.52883  8.3777627 203.5657 43.52883 228.9961 -25.4303732  -0.634725264
<snip>
49 45.28317  5.0219647 208.1318 45.28317 215.3075  -7.1756966  -0.171560291
50 44.84145  3.6252663 251.5620 44.84145 213.1535  38.4084869   0.923804784
       Ynew
1  169.3296
2  200.9038
3  189.4652
4  177.5159
5  210.4360
6  203.8361
7  236.5821
8  171.9624
9  187.0553
10       NA
11 164.8052
12 192.8824
13 182.2957
14 146.3090
15 192.9041
16 186.6482
17 228.3253
18 184.8983
19 213.9378
20 203.5657
<snip>
49 208.1318
50 251.5620

Изменить: я только что заметил проблему в своем коде. Тест Лунда дает критическое значение, которое следует сравнивать с абсолютным значением изучаемого остатка (т.е. Без знака)

Ответ 2

Если вы беспокоитесь о выбросах, вместо того, чтобы выбрасывать их, используйте надежный метод. Например, вместо lm используйте rlm.

Ответ 3

"Это тяжело". Большая часть этого зависит от контекста, и вам, возможно, придется вставлять это в ваше приложение:

• Действует ли дрейф данных, тренд или цикл?
• Является ли изменчивость фиксированной или она сама переменная?
• Существуют ли другие серии, которые вы можете использовать для "бенчмаркинга"?

Помимо пакетов outliers существует также qcc, поскольку литература по контролю качества охватывает эту область.

Есть много других областей, на которые вы могли бы обратить внимание, например. надежная статистика Просмотр задачи.

Ответ 4

Попробуйте функцию outliers::score. Я не советую удалять так называемые выбросы, но зная, что ваши экстремальные наблюдения хороши.

library(outliers)
set.seed(1234)
x = rnorm(10)
[1] -1.2070657  0.2774292  1.0844412 -2.3456977  0.4291247  0.5060559 -0.5747400 -0.5466319
[9] -0.5644520 -0.8900378
outs <- scores(x, type="chisq", prob=0.9)  # beyond 90th %ile based on chi-sq
#> [1] FALSE FALSE FALSE  TRUE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE FALSE
x[outs]  # most extreme
#> [1] -2.345698

Ниже вы найдете дополнительную информацию об обнаружении outbreak