Regressione lineare e gruppi da R a
https://stackoverflow.com/questions/1169539
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19-09-2019 - |
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Voglio fare una regressione lineare in R utilizzando la funzione lm(). I miei dati è una serie storica annuale con un campo per anno (22 anni) e un altro per lo stato (50 stati). Voglio per adattare una regressione per ogni stato in modo che alla fine ho un vettore di risposte LM. Posso immaginare di fare per il ciclo per ogni stato poi facendo la regressione all'interno del ciclo e aggiungendo i risultati di ogni regressione per un vettore. Che non sembra molto R-simile, tuttavia. In SAS vorrei fare un 'dalla' dichiarazione e in SQL vorrei fare un 'gruppo da'. Qual è il modo R di fare questo?
Soluzione
Ecco un modo utilizzando il pacchetto 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
Altri suggerimenti
Ecco un approccio utilizzando il plyr pacchetto :
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)
Dal 2009, dplyr è stato rilasciato che in realtà fornisce un bel modo per fare questo tipo di raggruppamento, molto somiglianti quello che fa 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
Per recuperare i coefficienti e Rsquared / p.value, si può usare il pacchetto broom. Questo pacchetto fornisce:
tre farmaci generici S3: ordinato, che riassume un modello di risultati statistici come coefficienti di una regressione; aumentare, che aggiunge colonne per i dati originali come previsioni, i residui e le assegnazioni di cluster; e lo sguardo, che fornisce un riassunto di una fila di statistiche del modello di livello.
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)
A mio parere è un modello lineare misto un approccio migliore per questo tipo di dati. Il codice di seguito riportata nella effetto fisso la tendenza generale. Gli effetti casuali indicano come la tendenza per ogni singolo Stato differire dal tendenza globale. La struttura di correlazione prende l'autocorrelazione temporale in considerazione. Date un'occhiata a Pinheiro & Bates (effetti misti Modelli in S e S-Plus).
library(nlme)
lme(response ~ year, random = ~year|state, correlation = corAR1(~year))
Una bella soluzione con data.table è stato pubblicato qui in CrossValidated da @Zach.
Avevo solo aggiungere che è possibile ottenere in modo iterativo anche il coefficiente di regressione 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
, così come tutti gli altri in uscita da 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
Ho ora la mia risposta arriva un po 'tardi, ma ero alla ricerca di una funzionalità simile. Sembrerebbe la funzione built-in 'da' in R può anche fare il raggruppamento facile:
dal contiene il seguente esempio, che si inserisce per gruppo ed estrae i coefficienti con 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)
Credo che vale la pena di aggiungere l'approccio purrr::map a questo problema.
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 = .)))
Si veda la risposta di @ Paolo Hiemstra per ulteriori idee sull'utilizzo del pacchetto di broom con questi risultati.
La funzione lm() sopra è un semplice esempio. Tra l'altro, immagino che il database ha le colonne come il seguente modulo:
Anno stato var1 var2 y ...
Nel mio punto di vista, è possibile utilizzare il seguente codice:
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 questione sembra essere su come richiamare le funzioni di regressione con formule che sono modificati all'interno di un ciclo.
Ecco come si può fare in (utilizzando diamanti dataset):
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()
}
