第十三章
非参数检验
许多统计分析方法的应用对总体有特殊的要求,如t检验要求总体符合正态分布,F检验要求误差呈正态分布且各组方差整齐,等等。这些方法常用来估计或检验总体参数,统称为参数统计。
但许多调查或实验所得的科研数据,其总体分布未知或无法确定,这时做统计分析常常不是针对总体参数,而是针对总体的某些一般性假设(如总体分布),这类方法称非参数统计(Nonparametric
tests)。
非参数统计方法简便,适用性强,但检验效率较低,应用时应加以考虑。
第一节
Chi-Square过程
13.1.1
主要功能
调用此过程可对样本数据的分布进行卡方检验。卡方检验适用于配合度检验,主要用于分析实际频数与某理论频数是否相符。
13.1.2
实例操作
[例13-1]某地一周内各日死亡数的分布如下表,请检验一周内各日的死亡危险性是否相同?
周 日 |
死亡数 |
一 二 三 四 五 六 日 |
11 19 17 15 15 16 19 |
13.1.2.1 数据准备
激活数据管理窗口,定义变量名:各周日为day,死亡数为death。按顺序输入数据, 结果见图13.1。激活Data菜单选Weight
Cases...命令项,弹出Weight Cases对话框(如图13.2),选death点击钮使之进入Frequency
Variable框,定义死亡数为权数,再点击OK钮即可。
图13.1 数据录入窗口 |
图13.2 数据加权对话框 |
13.1.2.2 统计分析
激活Statistics菜单选Nonparametric Tests中的Chi-Square...命令项,弹出Chi-Square
Test对话框(图13.3)。现欲对一周内各日的死亡数进行分布分析,故在对话框左侧的变量列表中选day,点击钮使之进入Test
Variable List框,点击OK钮即可。
图13.3 卡方检验对话框 |
13.1.2.3 结果解释
在结果输出窗口中将看到如下统计数据:
运算结果显示一周内各日死亡的理论数(Expected)为15.71,即一周内各日死亡均数;还算出实际死亡数与理论死亡数的差值(Residual);卡方值χ2 = 3.4000,自由度数(D.F.)= 6 ,P =
0.7572 ,可认为一周内各日的死亡危险性是相同的。
DAY
Cases
Category Observed Expected Residual
1.00 11 15.71 -4.71
2.00 19 15.71 3.29
3.00 17 15.71 1.29
4.00 15 15.71 -.71
5.00 13 15.71 -2.71
6.00 16 15.71 .29
7.00 19 15.71 3.29
---
Total 110
Chi-Square
D.F.
Significance
3.4000
6
.7572 |
第二节
Binomial过程
13.2.1
主要功能
有些总体只能划分为两类,如医学中的生与死、患病的有与无。从这种二分类总体中抽取的所有可能结果,要么是对立分类中的这一类,要么是另一类,其频数分布称为二项分布。调用Binomial过程可对样本资料进行二项分布分析。
13.2.2
实例操作
[例13-2]某地某一时期内出生40名婴儿,其中女性12名(定Sex=0),男性28名(定Sex=1)。问这个地方出生婴儿的性比例与通常的男女性比例(总体概率约为0.5)是否不同?
13.2.2.1 数据准备
激活数据管理窗口,定义性别变量为sex。按出生顺序输入数据,男性为1
,女性为0。
13.2.2.2 统计分析
激活Statistics菜单选Nonparametric Tests中的Binomial Test...命令项,弹出
Binomial Test对话框(图13.4)。在对话框左侧的变量列表中选sex,点击钮使之进入Test Variable List框,在Test
Proportion框中键入0.50,再点击OK钮即可。
图13.4 二项分布检验对话框 |
13.2.2.3 结果解释
在结果输出窗口中将看到如下统计数据:
二项分布检验表明,女婴12名,男婴28名,观察概率为0.7000(即男婴占70%),检验概率为0.5000,二项分布检验的结果是双侧概率为0.0177,可认为男女比例的差异有高度显著性,即与通常0.5的性比例相比,该地男婴比女婴明显为多。
SEX Cases
Test Prop. = .5000 28 = 1.00
Obs. Prop. = .7000 12 =
.00 --
Z Approximation 40 Total
2-Tailed P = .0177 |
第三节
Runs过程
13.3.1
主要功能
依时间或其他顺序排列的有序数列中,具有相同的事件或符号的连续部分称为一个游程。调用Runs过程可进行游程检验,即用于检验序列中事件发生过程的随机性分析。
13.3.2
实例操作
[例13-3]某村发生一种地方病,其住户沿一条河排列,调查时对发病的住户标记为“1”,对非发病的住户标记为“0”,共17户:
0
1 1
0 0
0 1
0 0
1 0
0 0
0 1
1 0
0 1
0 0
0 0
1 0
1 |
问病户的分布排列是呈聚集趋势,还是随机分布?
13.3.2.1 数据准备
激活数据管理窗口,定义住户变量为epi。按住户顺序输入数据,发病的住户为1 ,非发病的住户为0。
13.3.2.2 统计分析
激活Statistics菜单选Nonparametric Tests中的Runs Test...项,弹出 Runs Test对话框(图13.5)。在对话框左侧的变量列表中选epi,点击钮使之进入Test Variable List框。在临界割点Cut
Point框中有四个选项:
图13.5 游程检验对话框 |
1、Median:中位数作临界割点,其值在临界割点之下的为一类,大于或等于临界割点的为另一类;
2、Mode:众数作临界割点,其值在临界割点之下的为一类,大于或等于临界割点的为另一类;
3、Mean:均数作临界割点,其值在临界割点之下的为一类,大于或等于临界割点的为另一类;
4、Custom:用户指定临界割点,其值在临界割点之下的为一类,大于或等于临界割点的为另一类;
本例选Custom项,在其方框中键入1(根据需要选项,本例是0、1二分变量,故临界割点值用1),再点击OK钮即可。
13.3.2.3 结果解释
在结果输出窗口中将看到如下统计数据:
检验结果可见本例游程个数为14,检验临界割点值(Test
value) = 1.00,小于1.00者有17个案例,而大于或等于1.00者有9个案例。Z
= 0.3246,双侧 P = 0.7455。
所以认为此地方病的病户沿河分布的情况无聚集性,而是呈随机分布。
EPI Runs: 14
Test value = 1.00 Cases: 17 LT
1.00
9 GE 1.00
Z = .3246
--
26 Total
2-Tailed P = .7455
|
第四节
1-Sample K-S过程
13.4.1
主要功能
调用此过程可对单样本进行Kolmogorov-Smirnov
Z检验,它将一个变量的实际频数分布与正态分布(Normal)、均匀分布(Uniform)、泊松分布(Poisson)进行比较。
13.4.2
实例操作
[例13-4]某地正常成年男子144人红细胞计数(万/立方毫米)的频数资料如下,问该资料的频数是否呈正态分布?
红细胞计数 |
人数 |
红细胞计数 |
人数 |
420- 440- 460- 480- 500- 520- |
2 4 7 16 20 25 |
540- 560- 580- 600- 620- 640- |
24 22 16 2 6 1 |
13.4.2.1 数据准备
激活数据管理窗口,定义频数变量名为f,依次输入人数资料。
13.4.2.2 统计分析
激活Statistics菜单选Nonparametric Tests中的1-Sample K-S ...命令项,弹出One-Sample
Kolmogorov-Smirnov Test 对话框(图13.6)。在对话框左侧的变量列表中选f,点击钮使之进入Test Variable List框,在Test
Distribution框中选Normal项,表明与正态分布形式相比较,再点击OK钮即可。
图13.6 单样本Kolmogorov-Smirnov
Z检验对话框 |
13.4.2.3 结果解释
在结果输出窗口中将看到如下统计数据:
K-S正态性检验的结果显示,Z值=0.7032,双侧P值=0.7060,可认为该地正常成年男子的红细胞计数符合正态分布。
F Test distribution - Normal
Mean: 12.0000
Standard Deviation: 9.3808
Cases: 12 Most
extreme differences Absolute Positive Negative K-S Z 2-Tailed P .20298 .20298 -.16509 .7032 .7060 |
第五节
2 Independent Samples过程
13.5.1
主要功能
调用此过程可对两个独立样本的均数、中位数、离散趋势、偏度等进行差异比较检验。
13.5.2
实例操作
[例13-5]调查某厂的铅作业工人7人和非铅作业工人10人的血铅值(μg
/ 100g)如下,问两组工人的血铅值有无差别?
非铅作业组 铅作业组 |
5 5
6 7 9
12 13 15 18 21 17
18 20 25
34 43 44 |
13.5.2.1 数据准备
激活数据管理窗口,定义分组变量为group(非铅作业组为1,铅作业组为2),血铅值为Pb。按顺序输入数据。
13.5.2.2 统计分析
激活Statistics菜单选Nonparametric Tests中的2 Independent Samples...命令项,弹出Two-Independent-Samples-Test对话框(图13.7)。在对话框左侧的变量列表中选Pb,点击钮使之进入Test Variable List框;选group,点击钮使之进入Grouping Variable框,点击Define
Groups...钮,在弹出的Two Independent Samples:Define Groups对话框内定义Group 1为1,Group 2为2,之后点击Continue钮返回Two-Independent-Samples-Test对话框;在Test Type框中有四种检验方法:
图13.7 两独立样本检验对话框 |
Mann-Whitney
U:主要用于判别两个独立样本所属的总体是否有相同的分布;
Kolmogorov-Smirnov
Z:推测两个样本是否来自具有相同分布的总体;
Moses
extreme reactions:检验两个独立样本之观察值的散布范围是否有差异存在,以检验两个样本是否来自具有同一分布的总体;
Wald-Wolfowitz
runs:考察两个独立样本是否来自具有相同分布的总体。
本例选Mann-Whitney
U检验方法,之后点击OK钮即可。
13.5.2.3 结果解释
在结果输出窗口中将看到如下统计数据:
结果表明,第1组的平均秩次(Mean
Rank)为5.95,第2组的平均秩次为13.36,U = 4.5,W = 93.5,精确双侧概率P
= 0.0012,可认为铅作业组工人的血铅值高于非铅作业组。
PB by GROUP Mean Rank Cases 5.95 10 GROUP = 1 13.36 7 GROUP = 2
--
17 Total Exact
Corrected for ties U
W 2-Tailed P Z 2-Tailed P 4.5 93.5 .0012 -2.9801 .0029 |
第六节
k Independent Samples过程
13.6.1
主要功能
调用此过程可对多个独立样本进行中位数检验和Kruskal-Wallis
H检验。
13.6.2
实例操作
[例13-6]随机抽样得以下三组人的血桨总皮质醇测定值(μg
/ L),试比较有无差异?