scikit-learnのLinearRegressionでp値（有意性）を求める
各係数のp値（有意性）を見つける方法
lm = sklearn.linear_model.LinearRegression()
lm.fit(x,y)
これはやり過ぎですが、試してみましょう。まず、statsmodelを使ってp値がどうなるべきかを調べましょう。
import pandas as pd
import numpy as np
from sklearn import datasets, linear_model
from sklearn.linear_model import LinearRegression
import statsmodels.api as sm
from scipy import stats
diabetes = datasets.load_diabetes()
X = diabetes.data
y = diabetes.target
X2 = sm.add_constant(X)
est = sm.OLS(y, X2)
est2 = est.fit()
print(est2.summary())
そして私達は得る
OLS Regression Results
==============================================================================
Dep. Variable: y R-squared: 0.518
Model: OLS Adj. R-squared: 0.507
Method: Least Squares F-statistic: 46.27
Date: Wed, 08 Mar 2017 Prob (F-statistic): 3.83e-62
Time: 10:08:24 Log-Likelihood: -2386.0
No. Observations: 442 AIC: 4794.
Df Residuals: 431 BIC: 4839.
Df Model: 10
Covariance Type: nonrobust
==============================================================================
coef std err t P>|t| [0.025 0.975]
------------------------------------------------------------------------------
const 152.1335 2.576 59.061 0.000 147.071 157.196
x1 -10.0122 59.749 -0.168 0.867 -127.448 107.424
x2 -239.8191 61.222 -3.917 0.000 -360.151 -119.488
x3 519.8398 66.534 7.813 0.000 389.069 650.610
x4 324.3904 65.422 4.958 0.000 195.805 452.976
x5 -792.1842 416.684 -1.901 0.058 -1611.169 26.801
x6 476.7458 339.035 1.406 0.160 -189.621 1143.113
x7 101.0446 212.533 0.475 0.635 -316.685 518.774
x8 177.0642 161.476 1.097 0.273 -140.313 494.442
x9 751.2793 171.902 4.370 0.000 413.409 1089.150
x10 67.6254 65.984 1.025 0.306 -62.065 197.316
==============================================================================
Omnibus: 1.506 Durbin-Watson: 2.029
Prob(Omnibus): 0.471 Jarque-Bera (JB): 1.404
Skew: 0.017 Prob(JB): 0.496
Kurtosis: 2.726 Cond. No. 227.
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さて、これを再現しましょう。 Matrix Algebraを使った線形回帰分析をほとんど再現しているので、それはやり過ぎです。しかし、一体何でしょう。
lm = LinearRegression()
lm.fit(X,y)
params = np.append(lm.intercept_,lm.coef_)
predictions = lm.predict(X)
newX = pd.DataFrame({"Constant":np.ones(len(X))}).join(pd.DataFrame(X))
MSE = (sum((y-predictions)**2))/(len(newX)-len(newX.columns))
# Note if you don't want to use a DataFrame replace the two lines above with
# newX = np.append(np.ones((len(X),1)), X, axis=1)
# MSE = (sum((y-predictions)**2))/(len(newX)-len(newX[0]))
var_b = MSE*(np.linalg.inv(np.dot(newX.T,newX)).diagonal())
sd_b = np.sqrt(var_b)
ts_b = params/ sd_b
p_values =[2*(1-stats.t.cdf(np.abs(i),(len(newX)-1))) for i in ts_b]
sd_b = np.round(sd_b,3)
ts_b = np.round(ts_b,3)
p_values = np.round(p_values,3)
params = np.round(params,4)
myDF3 = pd.DataFrame()
myDF3["Coefficients"],myDF3["Standard Errors"],myDF3["t values"],myDF3["Probabilites"] = [params,sd_b,ts_b,p_values]
print(myDF3)
そしてこれは私たちに与えます。
Coefficients Standard Errors t values Probabilites
0 152.1335 2.576 59.061 0.000
1 -10.0122 59.749 -0.168 0.867
2 -239.8191 61.222 -3.917 0.000
3 519.8398 66.534 7.813 0.000
4 324.3904 65.422 4.958 0.000
5 -792.1842 416.684 -1.901 0.058
6 476.7458 339.035 1.406 0.160
7 101.0446 212.533 0.475 0.635
8 177.0642 161.476 1.097 0.273
9 751.2793 171.902 4.370 0.000
10 67.6254 65.984 1.025 0.306
だから私たちはstatsmodelから値を再現することができます。
scikit-learnのLinearRegressionはこの情報を計算しませんが、クラスを簡単に拡張してそれを行うことができます。
from sklearn import linear_model
from scipy import stats
import numpy as np
class LinearRegression(linear_model.LinearRegression):
"""
LinearRegression class after sklearn's, but calculate t-statistics
and p-values for model coefficients (betas).
Additional attributes available after .fit()
are `t` and `p` which are of the shape (y.shape[1], X.shape[1])
which is (n_features, n_coefs)
This class sets the intercept to 0 by default, since usually we include it
in X.
"""
def __init__(self, *args, **kwargs):
if not "fit_intercept" in kwargs:
kwargs['fit_intercept'] = False
super(LinearRegression, self)\
.__init__(*args, **kwargs)
def fit(self, X, y, n_jobs=1):
self = super(LinearRegression, self).fit(X, y, n_jobs)
sse = np.sum((self.predict(X) - y) ** 2, axis=0) / float(X.shape[0] - X.shape[1])
se = np.array([
np.sqrt(np.diagonal(sse[i] * np.linalg.inv(np.dot(X.T, X))))
for i in range(sse.shape[0])
])
self.t = self.coef_ / se
self.p = 2 * (1 - stats.t.cdf(np.abs(self.t), y.shape[0] - X.shape[1]))
return self
ここ から盗まれた。
Pythonでのこの種の統計分析については、 statsmodels をご覧ください。
あなたはsklearn.feature_selection.f_regressionを使うことができます。
Elyaseの答えのコード https://stackoverflow.com/a/27928411/424041 実際には動作しません。 sseがスカラーであることに注意してください。それからそれを反復しようとします。次のコードは修正版です。驚くほどきれいではありませんが、多かれ少なかれうまくいくと思います。
class LinearRegression(linear_model.LinearRegression):
def __init__(self,*args,**kwargs):
# *args is the list of arguments that might go into the LinearRegression object
# that we don't know about and don't want to have to deal with. Similarly, **kwargs
# is a dictionary of key words and values that might also need to go into the orginal
# LinearRegression object. We put *args and **kwargs so that we don't have to look
# these up and write them down explicitly here. Nice and easy.
if not "fit_intercept" in kwargs:
kwargs['fit_intercept'] = False
super(LinearRegression,self).__init__(*args,**kwargs)
# Adding in t-statistics for the coefficients.
def fit(self,x,y):
# This takes in numpy arrays (not matrices). Also assumes you are leaving out the column
# of constants.
# Not totally sure what 'super' does here and why you redefine self...
self = super(LinearRegression, self).fit(x,y)
n, k = x.shape
yHat = np.matrix(self.predict(x)).T
# Change X and Y into numpy matricies. x also has a column of ones added to it.
x = np.hstack((np.ones((n,1)),np.matrix(x)))
y = np.matrix(y).T
# Degrees of freedom.
df = float(n-k-1)
# Sample variance.
sse = np.sum(np.square(yHat - y),axis=0)
self.sampleVariance = sse/df
# Sample variance for x.
self.sampleVarianceX = x.T*x
# Covariance Matrix = [(s^2)(X'X)^-1]^0.5. (sqrtm = matrix square root. ugly)
self.covarianceMatrix = sc.linalg.sqrtm(self.sampleVariance[0,0]*self.sampleVarianceX.I)
# Standard erros for the difference coefficients: the diagonal elements of the covariance matrix.
self.se = self.covarianceMatrix.diagonal()[1:]
# T statistic for each beta.
self.betasTStat = np.zeros(len(self.se))
for i in xrange(len(self.se)):
self.betasTStat[i] = self.coef_[0,i]/self.se[i]
# P-value for each beta. This is a two sided t-test, since the betas can be
# positive or negative.
self.betasPValue = 1 - t.cdf(abs(self.betasTStat),df)
多変数回帰の場合、 @ JARH の答えに誤りがある可能性があります。 （私はコメントするのに十分な評判がありません。）
次の行で
p_values =[2*(1-stats.t.cdf(np.abs(i),(len(newX)-1))) for i in ts_b]、
t値は、len(newX)-1のカイ2乗分布ではなく、len(newX)-len(newX.columns)-1の カイ2乗分布 に従います。
だからこれはする必要があります：
p_values =[2*(1-stats.t.cdf(np.abs(i),(len(newX)-len(newX.columns)-1))) for i in ts_b]
（詳しくは OLS回帰のt値 を参照）
p_valueはf統計情報の1つです。値を取得したい場合は、この数行のコードを使用してください。
import statsmodels.api as sm
from scipy import stats
diabetes = datasets.load_diabetes()
X = diabetes.data
y = diabetes.target
X2 = sm.add_constant(X)
est = sm.OLS(y, X2)
print(est.fit().f_pvalue)
p値を引き出す簡単な方法は、統計モデル回帰のコマンドを使用することです。
import statsmodels.api as sm
mod = sm.OLS(Y,X)
fii = mod.fit()
p_values = fii.summary2().tables[1]['P>|t|']
操作可能な一連のp値が得られます（たとえば、各p値を評価することによって保持する順序をxhooseにします）。
P値にはscipyを使用できます。このコードはscipyドキュメントからのものです。
>>> from scipy import stats >>> import numpy as np >>> x = np.random.random(10) >>> y = np.random.random(10) >>> slope, intercept, r_value, p_value, std_err = stats.linregress(x,y)