管理统计学(第十章 非参数检验).ppt

2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 1 第十章非参数检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 2 教学要求 了解 非参数检验的特点熟悉 秩和检验的应用条件及其基本概念 掌握 秩和检验的基本思想及分析方法 编排秩次的基本方法 第十章非参数检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 3 第一节非参数统计的概念 第二节配对设计资料的秩和检验 第三节两个独立样本比较的秩和检验 第四节多个样本比较的秩和检验 第五节多个样本间两两比较的秩和检验 第六节随机区组设计资料的秩和检验 第十章非参数检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 4 第一节非参数统计的概念 秩和检验 ranksumtest 属于非参数统计 它的假设检验是推断总体分布是否相同 而不是推断总体参数是否相等 故称为非参数检验 nonparametrictest 非参数检验有时也称为任意分布检验 freeistribution 参数统计 如t检验 F检验统计推断的是两个或多个总体均数 总体参数 是否相等 这类统计方法称为参数统计 parametricstatistics 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 5 非参数检验适用于以下类型的资料 1 等级资料 有序分类资料 如疗效按治愈 显效 有效 无效分组的资料 临床化验结果按 分组的资料等 2 偏态分布资料 当观察值呈偏态或极度偏态分布 而又未经变量变换或虽经变换但仍未达到正态或近似正态分布 3 分布不明的资料 如新指标分布形态不明 小样本 但不趋向正态分布资料 4 各组方差明显不齐 且不易变换达到齐性 5 组内个别观察值偏离过大的资料 6 开口分组资料 数据分组某一端或两端无明确数值的资料 只给出一个下限或上限 而没有具体数值 如 60岁等 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 6 非参数检验的特点 1 主要优点是不受总体分布的限制 适用范围广 2 但对适宜用参数统计检验的资料 若用非参数检验处理 常损失部分信息 降低统计检验效率 即犯第二类错误的概率 比参数检验大 3 对于适合参数统计检验条件的资料或经变量变换后适合于参数统计检验 应最好用参数检验 当资料不具备用参数检验的条件时 非参数检验是很有效的分析方法 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 7 第一节非参数统计的概念 第二节配对设计资料的秩和检验 第三节两个独立样本比较的秩和检验 第四节多个样本比较的秩和检验 第五节多个样本间两两比较的秩和检验 第六节随机区组设计资料的秩和检验 第十章非参数检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 8 第二节配对设计资料的秩和检验 Wilcoxon配对法 例10 112名宇航员航行前及返航后24小时的心率 次 分 变化如表10 1 问航行对心率有无影响 1 建立检验假设H0 宇航对心率无影响 即差值的总体中位数Md 0H1 宇航对心率有影响 即Md 0 0 05 2 求差值计算每对观察值的差值d 见表10 1第 4 栏 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 9 表10 1宇航员航行前后的心率比较 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 10 第二节配对设计资料的秩和检验 3 编秩次是关键 按差值的绝对值从小到大编秩次 即1 2 3 n 并按差值的正负标上正负号 如表10 1第 5 栏 编秩次时应注意 遇差值为0时 弃去不计 对子数n也随之减少 遇有差值相等 符号相同时 按顺序编秩次并标上相应的正负号 如本例差值有两个3 两个 6 按顺序编为1 2 5 6即可 遇有差值相同 但符号不同时 要取平均秩次并分别标上相应的正负号 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 11 4 求秩和并确定检验统计量T值分别求出正负秩次之和 正秩和以T 表示 负秩和的绝对值以T 表示 T 及T 之和等于n n 1 2 即1 2 3 n之和 此式可验算T 和T 计算是否正确 本例T 7 T 71 其和为78 而12 12 1 2 78 可见T T 计算无误 任取T 或T 作检验统计量T 本例取T 7 5 确定P值和作出推断结论 查配对设计用的T值表 附表9 若检验统计量在上 下界值范围内 其P值大于相应概率水平 否则 P值小于相应概率水平 取小值 T越小P越小 本例P 0 01 按a 0 05水准 拒绝H0 接受H1 可以认为宇航对心率有影响 第二节配对设计资料的秩和检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 12 正态近似法当n 50超出了附表9 T界值表的范围 可按以下公式计算u值 因为当n逐渐增大时 T值的分布将逐渐逼近于均数为n n 4 4 标准差为的正态分布 故可按正态分布进行u检验并作出结论 有相同差数个数较多时 用校正公式 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 13 第一节非参数统计的概念 第二节配对设计资料的秩和检验 第三节两个独立样本比较的秩和检验 第四节多个样本比较的秩和检验 第五节多个样本间两两比较的秩和检验 第六节随机区组设计资料的秩和检验 第十章非参数检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 14 第三节两个独立样本比较的秩和检验 两样本比较的秩和检验 Wilcoxon两样本比较法 适用于完全随机设计两组定量资料和等级资料的比较 例10 2测得铅作业与非铅作业工人的血铅值 mol L 如表10 2第 1 2 栏 问两组工人的血铅值有无差别 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 15 表10 2两组工人血铅值的秩和检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 16 检验步骤 1 建立检验假设H0 两组工人血铅值的总体分布位置相同H1 铅作业工人血铅值高于非铅作业工人单侧 0 05 2 编秩将两组原始数据由小到大统一编秩 编秩时如遇同组相同数据按顺序编秩 如本例非铅作业组有2个0 24 分别编秩次1 2即可 如遇不同组相同数据取原秩次的平均秩次 如两组各有一个0 86 原秩次为10和11 各取平均秩次 10 11 2 10 5 3 求秩和并确定检验统计量T值以n1和n2分别代表两样本含量 以样本含量小者为n1 其秩和T1为统计量T 若n1 n2 可取任一组的秩和为T 本例n1 7 n2 10 检验统计量T 93 5 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 17 4 确定P值和作出推断结论查表法当n1 10 n2 n1 10时 查附表11 T界值表 查表时 若统计量T值在某一行的上 下T界值范围内 其P值大于表上方相应的概率水平 差异无统计学意义 若T值恰等于上 下界值或在界值的范围以外 则P值等于或小于相应的概率水平 差异有统计学意义 本例T 93 5 以n1 7 n2 n1 3 查附表11 T界值表 单侧T0 005 7 3 为37 89 现T值在此范围以外 故P 0 005 按单侧 0 05 拒绝H0 接受H1 差异有统计学意义 故可认为铅作业工人的血铅值高于非铅作业工人 检验步骤 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 18 公式法 当n1或n2 n1超出附表11的范围 可按公式 10 4 求统计量u值 当相同的秩次较多时 超过25 应对u值进行校正 u值经校正后略大 P值相应减少 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 19 表10 3某药对支气管炎两种病情疗效的秩和检验 例10 3用某药治疗不同病情的老年慢性支气管炎病人 疗效见表10 3第 2 3 栏 问该药对两种病情的疗效有无差别 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 20 检验步骤 1 建立检验假设H0 两种病情病人的疗效总体分布位置相同H1 两种病情病人的疗效总体分布位置不同 0 05 2 编秩本例为等级资料 先计算各等级的合计人数 见第 4 栏 再确定秩次范围 如疗效控制者107例 其秩次范围1 107 平均秩次为 1 107 2 54 依此得第 6 栏 3 求两组的秩和将第 6 栏分别乘以第 2 3 栏 相加即得两组各自的秩和 见第 7 8 栏合计 检查 T1 T2 8780 5 12955 5 21736 n n 1 2 208 209 2 21736 说明计算无误 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 21 4 计算u值由于n1 82 超出了附表11的范围 故需用u检验 本例n1 82 T 8780 5 N 208 代入公式 相同秩次过多时 则用校正公式 检验步骤 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 22 5 确定P值和得出推断结论查附表2 t界值表 一行 u0 50 0 6745 现uc0 50 按 0 05的检验水准 接受H0 差异无统计学意义 尚不能认为该药对两种病情的疗效有差别 两组疗效评价 表10 3可见 按照从控制到无效顺序排列 疗效等级愈好 平均秩次愈小 疗效等级愈差 平均秩次愈大 所以平均秩和小的组疗效优于平均秩和大的组 反之 如果按照从无效到控制顺序排列 疗效等级愈差 平均秩次愈小 疗效等级愈好 平均秩次愈大 这时平均秩和大的组疗效优于平均秩和小的组 检验步骤 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 23 第一节非参数统计的概念 第二节配对设计资料的秩和检验 第三节两个独立样本比较的秩和检验 第四节多个样本比较的秩和检验 第五节多个样本间两两比较的秩和检验 第六节随机区组设计资料的秩和检验 第十章非参数检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 24 第四节多个样本比较的秩和检验 1 此方法也称为Kruskal Wallis法 即H检验 2 主要适用于非正态分布 而不宜用方差分析检验的定量资料以及多组等级资料的比较 例10 4某医生分别测定了10名正常人 单纯性肥胖和皮质醇增多症患者血浆中总皮质醇的含量见表10 4 问三组人的血浆总皮质醇含量有无差别 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 25 检验步骤 1 建立检验假设H0 三组人的血浆总皮质醇的总体分布位置相同H1 三个总体分布位置不同或不全相同 0 05 2 编秩每组内数值由小到大依次排队 三组统一编秩 数值相同而不同组的均编为平均秩次 如正常人组和单纯肥胖组各有一个3 1 均取原秩次10及11的平均秩值次10 5 在同一组内的相同数值直接编相应秩次即可 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 26 表10 4三组人的血浆总皮质醇测定值 g L 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 27 3 求秩和并计算统计量H值将各组的秩次相加即得各组的秩和 i为组别 并按下面公式计算统计量H值 检验步骤 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 28 4 确定P值和作出推断结论 若组数k 3 每组例数ni 5时 可查附表12 H界值表 若H 反之 H H P 若组数k 3 或每组例数ni 5时 H分布近似服从 2分布 可查附表8 2界值表 得P值 本例ni均为10 v 3 1 2 查 2界值表 20 05 2 5 99 现H 18 12 20 05 2 5 99 故P 0 05 按 0 05的水准 拒绝H0 接受H1 差异有统计学意义 三组人的血浆总皮质醇含量有差别 检验步骤 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 29 当各样本的相同秩次较多时 如超过25 求校正Hc值 提醒 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 30 第一节非参数统计的概念 第二节配对设计资料的秩和检验 第三节两个独立样本比较的秩和检验 第四节多个样本比较的秩和检验 第五节多个样本间两两比较的秩和检验 第六节随机区组设计资料的秩和检验 第十章非参数检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 31 第五节多个样本间两两比较的秩和检验 一 各组样本含量相等时的两两比较 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 32 例10 6例10 4资料表结论为三组人的血浆总皮质醇含量有差别 试进一步比较每两组间的差别 1 建立检验假设H0 对比的两组血浆总皮质醇含量的总体分布位置相同H1 对比的两总体分布位置不同 0 05 2 计算q值 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 33 先按各组秩和的大小从大到小排队 并编上组次 见表10 6 表10 6三组人的秩和按大小排列 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 34 列出两两比较的计算表 表10 7 表中第 1 栏为各比较组 第 2 栏为各比较组秩和之差 第 3 栏a为从第A组到第B组范围内所包含的组数 如比较1与3范围内包括3组 故a 3 余类推 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 35 表10 7两两比较的计算表 q检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 36 3 确定P值根据 和各比较组的a值 查附表4 q界值表 得各比较组的P值 见表10 7第 8 栏 4 作出推断结论按 0 05的水准 2组与3组间不拒绝H0 1组与3组间 1组与2组间拒绝H0 接受H1 可认为皮质醇增多症病人的血浆总皮质醇水平高于正常人及单纯肥胖者 而后两者无差别 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 37 二 各样本含量不等时的两两比较 比较过程见电脑实验八 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 38 第一节非参数统计的概念 第二节配对设计资料的秩和检验 第三节两个独立样本比较的秩和检验 第四节多个样本比较的秩和检验 第五节多个样本间两两比较的秩和检验 第六节随机区组设计资料的秩和检验 第十章非参数检验 2020年2月3日星期一 徐州医学院卫生事业管理教研室 39 第六节随机区组设计资料的秩和检验 前面已介绍了用方差分析方法来处理随机区组设计 配伍组设计 资料 当资料不能满足方差分析的要求时 则可用秩和检验来处理 例10 8欲用学生的综合评分来评价四种教学方式的不同 按照年龄 性别 年级 社会经济地位 学习动机相同和智力水平 学习情况相近作为配伍条件 将 名学生分为一组 共 组 每区组的 名学生随机分到四种不同的教学实验组 经过相同的一段时间后 测得学习成绩的综合评分 结果见表10 9 试比较四种教学方式对学生学习成绩的综合评分影响有无不同 本例属随