统计函数 (scipy.stats)#

该模块包含大量概率分布、汇总和频率统计、相关函数和统计检验、掩码统计、核密度估计、准蒙特卡罗功能等。

统计学是一个非常大的领域,其中有些主题超出了 SciPy 的范围,由其他包来涵盖。其中一些最重要的包括:

  • statsmodels: 回归、线性模型、时间序列分析,以及扩展到 scipy.stats 也涵盖的主题。

  • Pandas: 表格数据,时间序列功能,与其他统计语言的接口。

  • PyMC: 贝叶斯统计建模,概率机器学习。

  • scikit-learn: 分类, 回归, 模型选择。

  • Seaborn: 统计数据可视化。

  • rpy2: Python 到 R 的桥梁。

概率分布#

每个单变量分布都是 rv_continuous 子类(离散分布为 rv_discrete)的一个实例:

rv_continuous([momtype, a, b, xtol, ...])

一个用于子类化的通用连续随机变量类。

rv_discrete([a, b, name, badvalue, ...])

一个通用的离散随机变量类,用于子类化。

rv_histogram(histogram, *args[, density])

生成由直方图给出的分布。

连续分布#

alpha

一个阿尔法连续随机变量。

anglit

一个角度连续随机变量。

arcsine

一个反正弦连续随机变量。

argus

Argus 分布

beta

一个贝塔连续随机变量。

betaprime

一个贝塔素数连续随机变量。

bradford

布拉德福德连续随机变量。

burr

一个 Burr (Type III) 连续随机变量。

burr12

一个 Burr (类型 XII) 连续随机变量。

cauchy

柯西连续随机变量。

chi

一个卡方连续随机变量。

chi2

卡方连续随机变量。

cosine

一个余弦连续随机变量。

crystalball

水晶球分布

dgamma

双伽马连续随机变量。

dweibull

一个双威布尔连续随机变量。

erlang

一个 Erlang 连续随机变量。

expon

一个指数连续随机变量。

exponnorm

一个指数修正的正态连续随机变量。

exponweib

一个指数化的 Weibull 连续随机变量。

exponpow

一个指数幂连续随机变量。

f

一个 F 连续随机变量。

fatiguelife

疲劳寿命(Birnbaum-Saunders)连续随机变量。

fisk

一个 Fisk 连续随机变量。

foldcauchy

一个折叠的柯西连续随机变量。

foldnorm

一个折叠的正态连续随机变量。

genlogistic

广义逻辑连续随机变量。

gennorm

广义正态连续随机变量。

genpareto

广义帕累托连续随机变量。

genexpon

一个广义的指数连续随机变量。

genextreme

广义极值连续随机变量。

gausshyper

高斯超几何连续随机变量。

gamma

伽马连续随机变量。

gengamma

广义伽马连续随机变量。

genhalflogistic

广义半逻辑连续随机变量。

genhyperbolic

广义双曲连续随机变量。

geninvgauss

广义逆高斯连续随机变量。

gibrat

一个Gibrat连续随机变量。

gompertz

Gompertz(或截断的 Gumbel)连续随机变量。

gumbel_r

一个右偏的Gumbel连续随机变量。

gumbel_l

左偏Gumbel连续随机变量。

halfcauchy

半柯西连续随机变量。

halflogistic

半逻辑连续随机变量。

halfnorm

半正态连续随机变量。

halfgennorm

广义正态连续随机变量的上半部分。

hypsecant

一个双曲正割连续随机变量。

invgamma

一个逆伽马连续随机变量。

invgauss

逆高斯连续随机变量。

invweibull

一个逆威布尔连续随机变量。

irwinhall

Irwin-Hall(均匀和)连续随机变量。

jf_skew_t

Jones 和 Faddy 的偏斜 t 分布。

johnsonsb

Johnson SB 连续随机变量。

johnsonsu

Johnson SU 连续随机变量。

kappa4

Kappa 4 参数分布。

kappa3

Kappa 三参数分布。

ksone

Kolmogorov-Smirnov 单边检验统计量分布。

kstwo

Kolmogorov-Smirnov 双侧检验统计量分布。

kstwobign

限制缩放的Kolmogorov-Smirnov双侧检验统计量的分布。

laplace

拉普拉斯连续随机变量。

laplace_asymmetric

一个非对称拉普拉斯连续随机变量。

levy

Levy 连续随机变量。

levy_l

左偏的 Levy 连续随机变量。

levy_stable

一个 Levy-stable 连续随机变量。

logistic

逻辑(或双曲正割平方)连续随机变量。

loggamma

一个对数伽玛连续随机变量。

loglaplace

对数拉普拉斯连续随机变量。

lognorm

对数正态连续随机变量。

loguniform

对数均匀或倒数连续随机变量。

lomax

Lomax(第二类帕累托)连续随机变量。

maxwell

麦克斯韦连续随机变量。

mielke

Mielke Beta-Kappa / Dagum 连续随机变量。

moyal

Moyal 连续随机变量。

nakagami

Nakagami 连续随机变量。

ncx2

非中心卡方连续随机变量。

ncf

非中心 F 分布的连续随机变量。

nct

非中心学生 t 连续随机变量。

norm

一个普通的连续随机变量。

norminvgauss

一个正态逆高斯连续随机变量。

pareto

帕累托连续随机变量。

pearson3

一种皮尔逊 III 型连续随机变量。

powerlaw

一个幂函数连续随机变量。

powerlognorm

一个幂对数正态连续随机变量。

powernorm

一种幂正态连续随机变量。

rdist

一个R-分布(对称贝塔)连续随机变量。

rayleigh

瑞利连续随机变量。

rel_breitwigner

一个相对论的 Breit-Wigner 随机变量。

rice

一个 Rice 连续随机变量。

recipinvgauss

一个互反逆高斯连续随机变量。

semicircular

半圆连续随机变量。

skewcauchy

一个偏斜的柯西随机变量。

skewnorm

一个偏态正态随机变量。

studentized_range

学生化范围连续随机变量。

t

学生 t 连续随机变量。

trapezoid

梯形连续随机变量。

triang

一个三角形的连续随机变量。

truncexpon

截断指数连续随机变量。

truncnorm

截断正态连续随机变量。

truncpareto

一个上截断的帕累托连续随机变量。

truncweibull_min

一个双截断的 Weibull 最小连续随机变量。

tukeylambda

Tukey-Lamdba 连续随机变量。

uniform

一个均匀连续的随机变量。

vonmises

冯·米塞斯连续随机变量。

vonmises_line

冯·米塞斯连续随机变量。

wald

一个 Wald 连续随机变量。

weibull_min

Weibull 最小连续随机变量。

weibull_max

Weibull 最大连续随机变量。

wrapcauchy

一个包裹的柯西连续随机变量。

单变量连续分布的 fit 方法使用最大似然估计来将分布拟合到数据集。fit 方法可以接受常规数据或*删失数据*。删失数据用 CensoredData 类的实例表示。

CensoredData([uncensored, left, right, interval])

此类实例表示被审查的数据。

多元分布#

multivariate_normal

一个多元正态随机变量。

matrix_normal

一个矩阵正态随机变量。

dirichlet

一个狄利克雷随机变量。

dirichlet_multinomial

一个狄利克雷多项式随机变量。

wishart

Wishart 随机变量。

invwishart

一个逆Wishart随机变量。

multinomial

多项式随机变量。

special_ortho_group

一个特殊正交矩阵(SO(N))的随机变量。

ortho_group

正交矩阵 (O(N)) 随机变量。

unitary_group

一个矩阵值的 U(N) 随机变量。

random_correlation

一个随机的相关矩阵。

multivariate_t

一个多变量的 t 分布随机变量。

multivariate_hypergeom

一个多变量超几何随机变量。

random_table

独立样本的列联表,具有固定的边际和。

uniform_direction

一个向量值的均匀方向。

vonmises_fisher

von Mises-Fisher 变量。

scipy.stats.multivariate_normal 方法接受以下类的实例来表示协方差。

Covariance()

协方差矩阵的表示

离散分布#

bernoulli

伯努利离散随机变量。

betabinom

一个beta-二项分布的离散随机变量。

betanbinom

一个负二项分布的离散随机变量。

binom

二项式离散随机变量。

boltzmann

一个玻尔兹曼(截断离散指数)随机变量。

dlaplace

一个拉普拉斯离散随机变量。

geom

一个几何离散随机变量。

hypergeom

一个超几何离散随机变量。

logser

对数(对数级数,级数)离散随机变量。

nbinom

一个负二项式离散随机变量。

nchypergeom_fisher

Fisher 的非中心超几何离散随机变量。

nchypergeom_wallenius

Wallenius 非中心超几何离散随机变量。

nhypergeom

负超几何离散随机变量。

planck

普朗克离散指数随机变量。

poisson

泊松离散随机变量。

randint

一个均匀离散随机变量。

skellam

一个 Skellam 离散随机变量。

yulesimon

一个 Yule-Simon 离散随机变量。

zipf

Zipf(Zeta)离散随机变量。

zipfian

一个Zipf离散随机变量。

下面给出了统计函数的概述。这些函数中的许多在 scipy.stats.mstats 中都有类似的版本,这些版本适用于掩码数组。

汇总统计#

describe(a[, axis, ddof, bias, nan_policy])

计算传递数组的几个描述性统计数据。

gmean(a[, axis, dtype, weights, nan_policy, ...])

计算沿指定轴的加权几何平均值。

hmean(a[, axis, dtype, weights, nan_policy, ...])

计算沿指定轴的加权调和平均值。

pmean(a, p, *[, axis, dtype, weights, ...])

计算沿指定轴的加权幂平均值。

kurtosis(a[, axis, fisher, bias, ...])

计算数据集的峰度(Fisher 或 Pearson)。

mode(a[, axis, nan_policy, keepdims])

返回传入数组中模态(最常见)的值的数组。

moment(a[, order, axis, nan_policy, center, ...])

计算样本关于均值的第n阶矩。

expectile(a[, alpha, weights])

计算指定水平下的期望值。

skew(a[, axis, bias, nan_policy, keepdims])

计算数据集的样本偏度。

kstat(data[, n, axis, nan_policy, keepdims])

返回第 n 个 k-统计量(目前 1<=n<=4)。

kstatvar(data[, n, axis, nan_policy, keepdims])

返回 k-统计量方差的无偏估计量。

tmean(a[, limits, inclusive, axis, ...])

计算修剪后的均值。

tvar(a[, limits, inclusive, axis, ddof, ...])

计算修剪后的方差。

tmin(a[, lowerlimit, axis, inclusive, ...])

计算修剪后的最小值。

tmax(a[, upperlimit, axis, inclusive, ...])

计算修剪后的最大值。

tstd(a[, limits, inclusive, axis, ddof, ...])

计算修剪后的样本标准差。

tsem(a[, limits, inclusive, axis, ddof, ...])

计算修剪后的均值标准误差。

variation(a[, axis, nan_policy, ddof, keepdims])

计算变异系数。

find_repeats(arr)

查找重复项及其重复次数。

rankdata(a[, method, axis, nan_policy])

为数据分配等级,适当处理并列情况。

tiecorrect(rankvals)

Mann-Whitney U 和 Kruskal-Wallis H 检验的系带校正因子。

trim_mean(a, proportiontocut[, axis])

返回数组在修剪指定比例的极值后的均值

gstd(a[, axis, ddof])

计算数组的几何标准差。

iqr(x[, axis, rng, scale, nan_policy, ...])

计算沿指定轴的数据的四分位距。

sem(a[, axis, ddof, nan_policy, keepdims])

计算均值的标准误差。

bayes_mvs(data[, alpha])

贝叶斯置信区间用于均值、方差和标准差。

mvsdist(data)

'Frozen' 分布用于数据的均值、方差和标准差。

entropy(pk[, qk, base, axis, nan_policy, ...])

计算给定分布的香农熵/相对熵。

differential_entropy(values, *[, ...])

给定一个分布的样本,估计其微分熵。

median_abs_deviation(x[, axis, center, ...])

计算沿指定轴的数据的中位数绝对偏差。

频率统计#

cumfreq(a[, numbins, defaultreallimits, weights])

返回一个累积频率直方图,使用直方图函数。

percentileofscore(a, score[, kind, nan_policy])

计算一个分数在一组分数中的百分位排名。

scoreatpercentile(a, per[, limit, ...])

计算输入序列在给定百分位数的分数。

relfreq(a[, numbins, defaultreallimits, weights])

返回一个相对频率直方图,使用直方图函数。

binned_statistic(x, values[, statistic, ...])

计算一个或多个数据集的分箱统计量。

binned_statistic_2d(x, y, values[, ...])

计算一个或多个数据集的二维分箱统计量。

binned_statistic_dd(sample, values[, ...])

计算一组数据的多维分箱统计量。

准蒙特卡罗#

列联表#

掩码统计函数#

其他统计功能#

变换#

boxcox(x[, lmbda, alpha, optimizer])

返回通过Box-Cox幂变换转换的数据集。

boxcox_normmax(x[, brack, method, ...])

计算输入数据的最优 Box-Cox 变换参数。

boxcox_llf(lmb, data)

boxcox 对数似然函数。

yeojohnson(x[, lmbda])

返回通过 Yeo-Johnson 幂变换转换的数据集。

yeojohnson_normmax(x[, brack])

计算最优的 Yeo-Johnson 变换参数。

yeojohnson_llf(lmb, data)

yeojohnson 对数似然函数。

obrientransform(*samples)

计算输入数据(任意数量的数组)上的 O'Brien 变换。

sigmaclip(a[, low, high])

对数组元素执行迭代sigma-clipping。

trimboth(a, proportiontocut[, axis])

从数组的两端切掉一部分项目。

trim1(a, proportiontocut[, tail, axis])

从传递的数组分布的一端切掉一部分。

zmap(scores, compare[, axis, ddof, nan_policy])

计算相对z分数。

zscore(a[, axis, ddof, nan_policy])

计算 z 分数。

gzscore(a, *[, axis, ddof, nan_policy])

计算几何标准分数。

统计距离#

wasserstein_distance(u_values, v_values[, ...])

计算两个一维离散分布之间的 Wasserstein-1 距离。

wasserstein_distance_nd(u_values, v_values)

计算两个 N-D 离散分布之间的 Wasserstein-1 距离。

energy_distance(u_values, v_values[, ...])

计算两个一维分布之间的能量距离。

采样#

随机变量生成 / CDF 反演#

rvs_ratio_uniforms(pdf, umax, vmin, vmax[, ...])

使用比率均匀方法从概率密度函数生成随机样本。

拟合 / 生存分析#

fit(dist, data[, bounds, guess, method, ...])

将离散或连续分布拟合到数据

ecdf(sample)

样本的经验累积分布函数。

logrank(x, y[, alternative])

通过对数秩检验比较两个样本的生存分布。

方向统计函数#

directional_stats(samples, *[, axis, normalize])

计算方向数据的样本统计量。

circmean(samples[, high, low, axis, ...])

计算角度观测样本的圆形平均值。

circvar(samples[, high, low, axis, ...])

计算角度观测样本的圆方差。

circstd(samples[, high, low, axis, ...])

计算角度观测样本的圆形标准差。

敏感性分析#

sobol_indices(*, func, n[, dists, method, ...])

Sobol' 的全局敏感性指数

绘图测试#

ppcc_max(x[, brack, dist])

计算使PPCC最大化的形状参数。

ppcc_plot(x, a, b[, dist, plot, N])

计算并可选地绘制概率图相关系数。

probplot(x[, sparams, dist, fit, plot, rvalue])

计算概率图的分位数,并可选择显示该图。

boxcox_normplot(x, la, lb[, plot, N])

计算Box-Cox正态图的参数,并可选择显示它。

yeojohnson_normplot(x, la, lb[, plot, N])

计算Yeo-Johnson正态图的参数,可选择显示它。

单变量和多变量核密度估计#

gaussian_kde(dataset[, bw_method, weights])

使用高斯核表示核密度估计。

scipy.stats 中使用的警告 / 错误#

DegenerateDataWarning([msg])

当数据退化且结果可能不可靠时发出警告。

ConstantInputWarning([msg])

当数据中的所有值完全相同时发出警告。

NearConstantInputWarning([msg])

当数据中的所有值几乎相等时发出警告。

FitError([msg])

表示将分布拟合到数据时出现的错误情况。

scipy.stats 中使用的结果类#

警告

这些类是私有的,但它们在这里被包含是因为它们的实例由其他统计函数返回。不支持用户导入和实例化。