医学统计学课件--第八章 秩和检验.ppt
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1、 第八章第八章 秩转换的非参数检验秩转换的非参数检验 第二军医大学卫生统计学教研室第二军医大学卫生统计学教研室 孟孟 虹虹4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学 第八章内容从数据的设计分类:从数据的设计分类:*第一节、配对样本资料的第一节、配对样本资料的Wilcoxon符号秩检验符号秩检验*第二节、两个独立样本比较的第二节、两个独立样本比较的Wilcoxon秩和检秩和检验验*为重点为重点第三节、完全随机设计多个样本比较的第三节、完全随机设计多个样本比较的Kruskal-Wallis H检验检验第四节、随机区组设计多个样本的第四节、随机区组设计多个样本的Friedman M检验检验
2、4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学 非参数检验的概念n n参参数数检检验验 :假假定定比比较较数数据据服服从从某某分分布布,通通过过参参数数的的估估计计量量()对对比比较较总总体体的的参参数数()()作作检检验验,统统计计上上称称为为参参数数法法检检验验(parametric(parametric test)test)。如。如t t、u u检验、方差分析。检验、方差分析。n n非非参参数数检检验验:是是指指在在统统计计检检验验中中不不需需要要假假定定总总体体分分布布形形式式和和用用参参数数估估计计量量,直直接接对对比比较较数数据据的的分分布布进进行行统统计计检检验验的的方方法
3、法。称称为为非非参参数数检检验验(nonparametric test).(nonparametric test).4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学 非参数统计检验非参数统计检验秩和检验秩和检验适用范围广,特别适用于适用范围广,特别适用于组间组间比较:比较:1.数据分布为偏态分布或不满足参数检验方数据分布为偏态分布或不满足参数检验方法法(组间方差不齐组间方差不齐)的的计量资料计量资料.2.有的数据为无确切值有的数据为无确切值,只是某值或值的只是某值或值的计量资料计量资料。3.当比较的数据只能用严重程度、优劣等级当比较的数据只能用严重程度、优劣等级的的半定量半定量(等级)资料
4、组间的比较。(等级)资料组间的比较。4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学 秩和检验用于定量资料秩和检验用于定量资料n n 计量资料中计量资料中,变量值变量值(x):极度偏态资料,或个别数值偏离过大极度偏态资料,或个别数值偏离过大 各组离散度相差悬殊各组离散度相差悬殊 资料中含有不确定值资料中含有不确定值,大于大于5年年、0.1兼有等级和定量性质的资料兼有等级和定量性质的资料4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学例例:两种食物对大鼠心肌坏死面积两种食物对大鼠心肌坏死面积(格子数格子数)甲组甲组甲组甲组(n1=29)(n1=29)(n1=29)(n1=29)乙组乙组乙
5、组乙组(n2=28)(n2=28)(n2=28)(n2=28)0 0 0 01 1 1 10 0 0 00 0 0 00 0 0 01.61.61.61.60 0 0 00.20.20.20.20 0 0 02.22.22.22.20 0 0 00.20.20.20.20 0 0 02.62.62.62.60 0 0 00.20.20.20.20 0 0 03.33.33.33.30 0 0 00.30.30.30.30 0 0 04.34.34.34.30 0 0 00.40.40.40.40 0 0 05.15.15.15.10 0 0 00.40.40.40.40 0 0 05.45.4
6、5.45.40 0 0 00.90.90.90.90 0 0 05.55.55.55.50 0 0 00.90.90.90.90 0 0 06.16.16.16.10 0 0 01.31.31.31.30 0 0 06.26.26.26.20 0 0 01.71.71.71.70.30.30.30.39.79.79.79.70 0 0 02.82.82.82.80.40.40.40.413.813.813.813.80 0 0 07.47.47.47.40.40.40.40.436.036.036.036.00 0 0 013.013.013.013.00.60.60.60.6 0 0 0 0
7、M1=0.6M2=04/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学医学研究中的等级资料医学研究中的等级资料疗疗 效效(x):痊愈、显效、有效、无效、恶化:痊愈、显效、有效、无效、恶化化验结果化验结果(x):+体格发育体格发育(x):下等、中下、中等、中上、上等:下等、中下、中等、中上、上等心功能分级心功能分级(x):I、II、III营养水平营养水平(x):差、一般、好:差、一般、好4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学例例1两组独立计量数据小样本的比较两组独立计量数据小样本的比较 观察值(观察值(x)A组组 7,14,22,36,40,63,98,108,n=8B组组 5,
8、6,10,17,18,23,29,49,n=8A组组 48.5037.88B组组 19.6514.46问两组均数差问两组均数差别有无统计意别有无统计意义义?常用常用t检验检验用用t检验检验,要求数据满足正态和方差齐性条件要求数据满足正态和方差齐性条件(计量资料计量资料).4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学两组数据箱式图的比较两组数据箱式图的比较组别4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学方差齐性检验:方差齐性检验:=0.10F=37.882/14.462=6.86,P=0.015,两组两组方差不齐方差不齐.在不满足在不满足t检验前提检验前提,如两均数比较用如两均数
9、比较用t检验,检验,=0.05,结果:结果:t=2.014t0.05,14=2.1,P=0.065,p0.05 容易增大容易增大误差概率误差概率!(取伪取伪)4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学 秩和检验的方法秩和检验的方法-秩转换秩转换秩和检验的基本计算步骤:秩和检验的基本计算步骤:1.将数据(将数据(x)按大小转化为秩次()按大小转化为秩次(i),用用秩次的大小反映变量值的大小。秩次的大小反映变量值的大小。2.对各组对各组”秩次秩次”求和,称为秩和求和,称为秩和(T=i)。3.对各组秩和对各组秩和(T)做检验的方法称为秩和检做检验的方法称为秩和检验。验。4/5/20234/
10、5/2023医学统计学医学统计学 例例:秩转换的基本方法秩转换的基本方法 将两组比较原始数据(将两组比较原始数据(X)混合混合按大小编秩按大小编秩,如如x相同取平均秩相同取平均秩,分别对各组的秩求和(分别对各组的秩求和(T).甲组(甲组(x)3 5 10 20 22 秩和秩和秩号秩号(i)1 3 5 7 8 T1=24乙组(乙组(x)4 9 15 25 35秩号(秩号(i)2 4 6 9 10 T2=31 总秩和总秩和T=10(10+1)/2=554/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学 例例:两组比较的等级数据编秩两组比较的等级数据编秩 A组组 :、+、+、+、+秩秩(i):1
11、2 4.5 4.5 4.5 8.5秩和秩和 :TA25 (组间相同组间相同,求平均秩求平均秩)B组组 :+、+、+、+、+、+秩秩(i):4.5 8.5 8.5 8.5 11 12 秩和秩和 :TB53 (组内相同组内相同组内相同组内相同,不影响求秩和不影响求秩和不影响求秩和不影响求秩和)总秩和总秩和:TA+TB=12(12+1)/2=784/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学秩次:在一定程度上反映了原始数据大小秩次:在一定程度上反映了原始数据大小(等级等级)的的信息。信息。秩和:反映了一组数据在分布上的范围位置。秩和:反映了一组数据在分布上的范围位置。平均秩次:反映一组数据平均
12、水平平均秩次:反映一组数据平均水平 A组平均秩次组平均秩次=23.5/6=3.92 B组平均秩次组平均秩次=54.5/6=9.08A组组(x)3,5,7,9 11 14 (i)1 2 3 4 5 8.5 T=23.5B组组(x)12 13 14 16 20 22 (i)6 7 8.5 10 11 12 T=54.54/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学第一节、配对样本比较的符号秩检验第一节、配对样本比较的符号秩检验 (Wilcoxon signed rank test)何时选用配对资料的秩和检验何时选用配对资料的秩和检验 1.配对设计配对设计等级资料等级资料的比较的比较 2.两组
13、配对两组配对计量数据计量数据,变量差值变量差值(d)不为正态分布不为正态分布,秩和检验效率秩和检验效率高高于参于参数的配对数的配对t检验。检验。4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学讲义例讲义例8-1配对设计计量数据配对设计计量数据表表8-1 12份血清用两法测转氨酶结果比较份血清用两法测转氨酶结果比较编号编号编号编号原法原法原法原法新法新法新法新法差值(差值(差值(差值(d d)1 16060808020202 214214215215210103 319519524324348484 4808082822 25 524224
14、2240240-2-26 62202202202200 07 719019020520515158 82525383813139 921221224324331311010383844446 61111236236200200-36-36121295951001005 5用配对用配对t检验的条件检验的条件:差值差值(d)为计量数据为计量数据,并且服从正态并且服从正态.4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学对表对表8-1数据进行正态性检验数据进行正态性检验:概率图概率图(probality-probality plot,P-P plot)SPSS统计软件统计软件数据点不为直线数据点
15、不为直线,并未分布在线上并未分布在线上,提示本资料不为提示本资料不为正态正态.4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学 配对设计资料的秩和检验步骤配对设计资料的秩和检验步骤(Wilcoxcon signed-rank test)方法:方法:1.将配对数据的将配对数据的差值(差值(d)按绝对值大小转换按绝对值大小转换为秩为秩,如差值为,如差值为0舍去。舍去。2.求差值的正、负秩和求差值的正、负秩和,记为记为(T+)、(T-)。3.用用任意任意一个正或负秩和(一个正或负秩和(T)做检验。)做检验。4.检验方法有检验方法有:1)查表法)查表法:(对子数对子数n50)*2)正态近似法,)正
16、态近似法,n50时用公式时用公式(8-1)4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学例例:表表8-1 12份血清用两法测转氨酶结果比较份血清用两法测转氨酶结果比较编号编号编号编号原法原法原法原法新法新法新法新法差值(差值(差值(差值(d d)正秩正秩正秩正秩负秩负秩负秩负秩1 16060808020208 82 214214215215210105 53 3195195243243484811114 4808082822 21.51.55 5242242240240-2-21.51.56 62202202202200 07 719019020520515157 78 82525383
17、813136 69 921221224324331319 91010383844446 64 41111236236200200-36-361010121295951001005 53 3合计合计合计合计54.554.511.511.5(T+)(T-)4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学例表例表8-1配对资料秩和检验步骤配对资料秩和检验步骤1.建立检验假设:建立检验假设:H0:Md=0,(T+)=(T-),即两种方法测定即两种方法测定结果值相同结果值相同 H1:Md0,或或(T+)(T-)=0.052.编秩,求正、负秩次的秩和编秩,求正、负秩次的秩和(T)3.任取任取(T)查表
18、查表确定秩和确定秩和(T)的概率(的概率(p)(本例本例n=1150)4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学用用(T+)或或T-与与 T0.05,n界值范围做比较界值范围做比较.确定确定p值方法:值方法:T 在在T0.05,n界值范围内,界值范围内,P0.05 等于或在等于或在T0.05界值范围外,界值范围外,P0.05本例:查表本例:查表 824页页 (n=11)界值)界值 T0.05=1056(双侧双侧)本例本例 T-=11.5或或T+=54.5在在T0.05范围内,范围内,P0.05 结论:按结论:按=0.05水准,不拒绝水准,不拒绝H0,尚尚还不能认还不能认为两法测定值差
19、别有统计意义。为两法测定值差别有统计意义。4/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学附表附表9,n=11的双侧的双侧T界值与概率(界值与概率(p)T T界值界值界值界值 5 10 13 5 10 13 3333 53 56 61 53 56 61P P值值值值 0.01 0.05 0.10 0.01 0.05 0.10 0.100.10 0.05 0.01 0.05 0.01 例例8-1 T-=11.5 ,T+=54.5 0.05P0.10 如如H0假设成立,理论秩和假设成立,理论秩和T+=T-=33,理论总秩和理论总秩和=11(11+1)/2=66 4/5/20234/5/2023
20、医学统计学医学统计学抽样抽样n=4,差值(,差值(d)秩可能为)秩可能为0,1,2,3,4 秩和秩和秩和秩和(T)(T)秩的组成秩的组成秩的组成秩的组成 f f 概率概率概率概率(p=f/16)(p=f/16)0 0 1 0.06250 0 1 0.06251 1 1 0.06251 1 1 0.06252 2 1 0.06252 2 1 0.06253 3 1+2 2 0.1253 3 1+2 2 0.1254 4 1+3 2 0.1254 4 1+3 2 0.1255 1+4 2+3 2 0.1255 1+4 2+3 2 0.1256 1+2+3 2+4 2 0.1256 1+2+3 2+
21、4 2 0.1257 1+2+4 3+4 2 0.1257 1+2+4 3+4 2 0.1258 1+3+4 1 0.06258 1+3+4 1 0.06259 2+3+4 1 0.06259 2+3+4 1 0.062510 1+2+3+410 1+2+3+4 1 1 0.06250.0625164/5/20234/5/2023医学统计学医学统计学符号秩和检验的基本思想符号秩和检验的基本思想 如如H0成立,则理论上差值成立,则理论上差值(d)的正、负秩的正、负秩和应相等,或样本的和应相等,或样本的T+与与 T 均接近均接近理论上理论上秩和秩和(T)。T=N(N+1)/2/2。如果样本秩和与理
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