La régression linéaire et par groupe dans R
https://stackoverflow.com/questions/1169539
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19-09-2019 - |
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Je veux faire une régression linéaire dans R en utilisant la fonction lm(). Mes données est une série chronologique annuelle avec un champ pour l'année (22 ans) et un autre pour l'état (50 états). Je veux ajuster une régression pour chaque état de sorte qu'à la fin, j'ai un vecteur de réponses lm. Je peux imaginer faire boucle pour chaque état faisant alors la régression dans la boucle et en ajoutant les résultats de chaque régression à un vecteur. Cela ne semble pas très R comme cependant. SAS je ferais un « par » déclaration et dans SQL que je ferais un « groupe par ». Quel est le moyen R de le faire?
La solution
Voici une façon en utilisant le package lme4.
library(lme4)
d <- data.frame(state=rep(c('NY', 'CA'), c(10, 10)),
year=rep(1:10, 2),
response=c(rnorm(10), rnorm(10)))
xyplot(response ~ year, groups=state, data=d, type='l')
fits <- lmList(response ~ year | state, data=d)
fits
#------------
Call: lmList(formula = response ~ year | state, data = d)
Coefficients:
(Intercept) year
CA -1.34420990 0.17139963
NY 0.00196176 -0.01852429
Degrees of freedom: 20 total; 16 residual
Residual standard error: 0.8201316
Autres conseils
Voici une approche utilisant le package plyr :
d <- data.frame(
state = rep(c('NY', 'CA'), 10),
year = rep(1:10, 2),
response= rnorm(20)
)
library(plyr)
# Break up d by state, then fit the specified model to each piece and
# return a list
models <- dlply(d, "state", function(df)
lm(response ~ year, data = df))
# Apply coef to each model and return a data frame
ldply(models, coef)
# Print the summary of each model
l_ply(models, summary, .print = TRUE)
Depuis 2009, dplyr a été publié qui fournit en fait une très belle façon de faire ce genre de regroupement, ressemblant étroitement à ce que fait SAS.
library(dplyr)
d <- data.frame(state=rep(c('NY', 'CA'), c(10, 10)),
year=rep(1:10, 2),
response=c(rnorm(10), rnorm(10)))
fitted_models = d %>% group_by(state) %>% do(model = lm(response ~ year, data = .))
# Source: local data frame [2 x 2]
# Groups: <by row>
#
# state model
# (fctr) (chr)
# 1 CA <S3:lm>
# 2 NY <S3:lm>
fitted_models$model
# [[1]]
#
# Call:
# lm(formula = response ~ year, data = .)
#
# Coefficients:
# (Intercept) year
# -0.06354 0.02677
#
#
# [[2]]
#
# Call:
# lm(formula = response ~ year, data = .)
#
# Coefficients:
# (Intercept) year
# -0.35136 0.09385
Pour récupérer les coefficients et Rsquared / Val.par, on peut utiliser le package broom. Ce paquet fournit:
trois génériques S3: bien rangé, qui résume ce modèle conclusions statistiques telles que les coefficients de régression; augmenter, ce qui ajoute des colonnes aux données originales telles que les prévisions, les résidus et les affectations de cluster; et coup d'oeil, ce qui fournit un résumé d'une ligne de statistiques au niveau du modèle.
library(broom)
fitted_models %>% tidy(model)
# Source: local data frame [4 x 6]
# Groups: state [2]
#
# state term estimate std.error statistic p.value
# (fctr) (chr) (dbl) (dbl) (dbl) (dbl)
# 1 CA (Intercept) -0.06354035 0.83863054 -0.0757668 0.9414651
# 2 CA year 0.02677048 0.13515755 0.1980687 0.8479318
# 3 NY (Intercept) -0.35135766 0.60100314 -0.5846187 0.5749166
# 4 NY year 0.09385309 0.09686043 0.9689519 0.3609470
fitted_models %>% glance(model)
# Source: local data frame [2 x 12]
# Groups: state [2]
#
# state r.squared adj.r.squared sigma statistic p.value df
# (fctr) (dbl) (dbl) (dbl) (dbl) (dbl) (int)
# 1 CA 0.004879969 -0.119510035 1.2276294 0.0392312 0.8479318 2
# 2 NY 0.105032068 -0.006838924 0.8797785 0.9388678 0.3609470 2
# Variables not shown: logLik (dbl), AIC (dbl), BIC (dbl), deviance (dbl),
# df.residual (int)
fitted_models %>% augment(model)
# Source: local data frame [20 x 10]
# Groups: state [2]
#
# state response year .fitted .se.fit .resid .hat
# (fctr) (dbl) (int) (dbl) (dbl) (dbl) (dbl)
# 1 CA 0.4547765 1 -0.036769875 0.7215439 0.4915464 0.3454545
# 2 CA 0.1217003 2 -0.009999399 0.6119518 0.1316997 0.2484848
# 3 CA -0.6153836 3 0.016771076 0.5146646 -0.6321546 0.1757576
# 4 CA -0.9978060 4 0.043541551 0.4379605 -1.0413476 0.1272727
# 5 CA 2.1385614 5 0.070312027 0.3940486 2.0682494 0.1030303
# 6 CA -0.3924598 6 0.097082502 0.3940486 -0.4895423 0.1030303
# 7 CA -0.5918738 7 0.123852977 0.4379605 -0.7157268 0.1272727
# 8 CA 0.4671346 8 0.150623453 0.5146646 0.3165112 0.1757576
# 9 CA -1.4958726 9 0.177393928 0.6119518 -1.6732666 0.2484848
# 10 CA 1.7481956 10 0.204164404 0.7215439 1.5440312 0.3454545
# 11 NY -0.6285230 1 -0.257504572 0.5170932 -0.3710185 0.3454545
# 12 NY 1.0566099 2 -0.163651479 0.4385542 1.2202614 0.2484848
# 13 NY -0.5274693 3 -0.069798386 0.3688335 -0.4576709 0.1757576
# 14 NY 0.6097983 4 0.024054706 0.3138637 0.5857436 0.1272727
# 15 NY -1.5511940 5 0.117907799 0.2823942 -1.6691018 0.1030303
# 16 NY 0.7440243 6 0.211760892 0.2823942 0.5322634 0.1030303
# 17 NY 0.1054719 7 0.305613984 0.3138637 -0.2001421 0.1272727
# 18 NY 0.7513057 8 0.399467077 0.3688335 0.3518387 0.1757576
# 19 NY -0.1271655 9 0.493320170 0.4385542 -0.6204857 0.2484848
# 20 NY 1.2154852 10 0.587173262 0.5170932 0.6283119 0.3454545
# Variables not shown: .sigma (dbl), .cooksd (dbl), .std.resid (dbl)
À mon avis est un modèle linéaire mixte une meilleure approche pour ce genre de données. Le code ci-dessous donné dans l'effet fixe la tendance générale. Les effets aléatoires indiquent comment la tendance diffère pour chaque état individuel de la tendance mondiale. La structure de corrélation prend l'auto-corrélation temporelle en compte. Jetez un oeil à Pinheiro et Bates (effets mixtes modèles en S et S-Plus).
library(nlme)
lme(response ~ year, random = ~year|state, correlation = corAR1(~year))
Une bonne solution à l'aide data.table a été publiée ici CrossValidated par @Zach.
Je voudrais simplement ajouter qu'il est possible d'obtenir itérativement aussi le coefficient de régression r ^ 2:
## make fake data
library(data.table)
set.seed(1)
dat <- data.table(x=runif(100), y=runif(100), grp=rep(1:2,50))
##calculate the regression coefficient r^2
dat[,summary(lm(y~x))$r.squared,by=grp]
grp V1
1: 1 0.01465726
2: 2 0.02256595
ainsi que tous les autres de sortie summary(lm):
dat[,list(r2=summary(lm(y~x))$r.squared , f=summary(lm(y~x))$fstatistic[1] ),by=grp]
grp r2 f
1: 1 0.01465726 0.714014
2: 2 0.02256595 1.108173
## make fake data
ngroups <- 2
group <- 1:ngroups
nobs <- 100
dta <- data.frame(group=rep(group,each=nobs),y=rnorm(nobs*ngroups),x=runif(nobs*ngroups))
head(dta)
#--------------------
group y x
1 1 0.6482007 0.5429575
2 1 -0.4637118 0.7052843
3 1 -0.5129840 0.7312955
4 1 -0.6612649 0.9028034
5 1 -0.5197448 0.1661308
6 1 0.4240346 0.8944253
#------------
## function to extract the results of one model
foo <- function(z) {
## coef and se in a data frame
mr <- data.frame(coef(summary(lm(y~x,data=z))))
## put row names (predictors/indep variables)
mr$predictor <- rownames(mr)
mr
}
## see that it works
foo(subset(dta,group==1))
#=========
Estimate Std..Error t.value Pr...t.. predictor
(Intercept) 0.2176477 0.1919140 1.134090 0.2595235 (Intercept)
x -0.3669890 0.3321875 -1.104765 0.2719666 x
#----------
## one option: use command by
res <- by(dta,dta$group,foo)
res
#=========
dta$group: 1
Estimate Std..Error t.value Pr...t.. predictor
(Intercept) 0.2176477 0.1919140 1.134090 0.2595235 (Intercept)
x -0.3669890 0.3321875 -1.104765 0.2719666 x
------------------------------------------------------------
dta$group: 2
Estimate Std..Error t.value Pr...t.. predictor
(Intercept) -0.04039422 0.1682335 -0.2401081 0.8107480 (Intercept)
x 0.06286456 0.3020321 0.2081387 0.8355526 x
## using package plyr is better
library(plyr)
res <- ddply(dta,"group",foo)
res
#----------
group Estimate Std..Error t.value Pr...t.. predictor
1 1 0.21764767 0.1919140 1.1340897 0.2595235 (Intercept)
2 1 -0.36698898 0.3321875 -1.1047647 0.2719666 x
3 2 -0.04039422 0.1682335 -0.2401081 0.8107480 (Intercept)
4 2 0.06286456 0.3020321 0.2081387 0.8355526 x
Je maintenant ma réponse est un peu en retard, mais je cherchais une fonctionnalité similaire. Il semblerait la fonction intégrée « par » en R peut aussi faire le groupement facilement:
contient par l'exemple suivant, qui correspond par groupe et extrait les coefficients avec sapply:
require(stats)
## now suppose we want to extract the coefficients by group
tmp <- with(warpbreaks,
by(warpbreaks, tension,
function(x) lm(breaks ~ wool, data = x)))
sapply(tmp, coef)
Je pense qu'il vaut la peine d'ajouter l'approche purrr::map à ce problème.
library(tidyverse)
d <- data.frame(state=rep(c('NY', 'CA'), c(10, 10)),
year=rep(1:10, 2),
response=c(rnorm(10), rnorm(10)))
d %>%
group_by(state) %>%
nest() %>%
mutate(model = map(data, ~lm(response ~ year, data = .)))
Voir la réponse Hiemstra pour d'autres @ Paul idées sur l'utilisation du paquet broom avec ces résultats.
La fonction lm() ci-dessus est un exemple simple. Soit dit en passant, j'imagine que votre base de données contient les colonnes comme dans la forme suivante:
état année var1 var2 y ...
Dans mon point de vue, vous pouvez utiliser le code suivant:
require(base)
library(base)
attach(data) # data = your data base
#state is your label for the states column
modell<-by(data, data$state, function(data) lm(y~I(1/var1)+I(1/var2)))
summary(modell)
La question semble être sur la façon d'appeler des fonctions de régression avec des formules qui sont modifiées dans une boucle.
Voici comment vous pouvez le faire en (utilisant des données RSO diamants):
attach(ggplot2::diamonds)
strCols = names(ggplot2::diamonds)
formula <- list(); model <- list()
for (i in 1:1) {
formula[[i]] = paste0(strCols[7], " ~ ", strCols[7+i])
model[[i]] = glm(formula[[i]])
#then you can plot the results or anything else ...
png(filename = sprintf("diamonds_price=glm(%s).png", strCols[7+i]))
par(mfrow = c(2, 2))
plot(model[[i]])
dev.off()
}
