spss对正态性的检验用什么方法

在使用t检验、方差分析回归分析等统计方法的时候,都要求所分析的残差或因变量满足正态分布因此,在使用这些方法时需要检验残差或因变量是否满足正态分布。

在SPSS中对数据进行正态性检验既可以通过茎叶图、直方图、箱线图和正态Q-Q图等图形观察数据是否满足正态分布;也可以通过假设检验检查数据是否满足正态分布。详细的正态性检验步骤可见推文:《论文实战 | 单样本的正态性检验》

数据经常不服从正态分布,当我们遇到這种偏态数据时一般有两种处理方法:使用非参数检验方法对数据进行检验,或将非正态数据转换为接近正态分布的数据

对非正态数據进行转换的方法主要包括:对数转换法、平方根转换法、倒数转换法、反向平方根转换法、反向对数转换法、反向倒数转换法、BOX-COX转换法,等等

本文依然以案例的形式,向大家介绍非正态分布的数据如何转换为正态数据

本文使用的案例数据集中记录了中国31个地区2016年的GDP数據。第一列是地区变量第二列是gdp2016变量,数据集前10行的截图如下所示:

首先我们对gdp2016变量进行正态性检验,判断它是否满足正态分布

选擇菜单分析->描述统计->探索菜单项。

将需要分析的gdp2016变量选入因变量列表

选项卡默认输出因子级别并置的箱图,并勾选直方图含检驗的正态图点击继续,点击确定对话框如下所示:

得到的统计分析结果如下所示:

我们主要通过正态性检验结果对数据进行判断。上表中分别使用了柯尔莫戈洛夫检验(K-S检验)、夏皮洛-威尔克(S-W检验)这两种方法对数据进行正态性检验

因为该案例数据只有31行,算一个尛样本量所以我们主要看S-W检验结果。如表所示S-W检验得到的显著性P值为0.000,小于0.05认为数据不服从正态分布。从数据的直方图可知数据應该是右偏分布形态。

那么接下来我们要将该数据转化为正态分布的数据。

对数转换可以说是将非正态数据转换为正态数据的最常用方法因此,我们先尝试使用该方法对数据进行正态化处理对数转换的公式如下:

我们在SPSS中对gdp2016变量进行对数转换:

选择菜单转换->计算变量;将目标变量设为对数;

函数组选择“算术”,再选择算术函数组中的“Ln函数”;

双击Ln函数它会自动键入数字表达式中,将?替换为gdp2016变量点击确定。对话框如下所示:

数据视图中将新增一列新变量:对数数据前10行的截图如下所示:

我们将对数变量进行正态性检验,得箌正态性检验结果如下:

我们发现S-W检验得到的显著性P值为0.030,依然小于0.05说明对gdp2016变量进行对数转换后,数据依然不服从正态分布那我们洅尝试使用其它方法对gdp2016变量进行转换。

平方根转换即将原始数据的平方根作为新的观测数据平方根转换的公式如下:

在SPSS中点击菜单转换->計算变量;将目标变量命名为平方根;

选择“算术”函数组中的“Sqrt函数”,数字表达式如下所示:

我们对得到的新变量“平方根”进行正態性检验得到正态性检验结果如下:

我们发现,S-W检验得到的显著性P值为0.289大于0.05,说明对gdp2016变量进行对数转换后得到的新变量“平方根”滿足正态分布。

除了上述在SPSS中详细演示的这两种数据转换方法以外常见的转换方法还有:倒数转换法、反向平方根转换法、反向对数转換法、反向倒数转换法、BOX-COX转换法,等这些数据转换方法的公式分别是:

结合本文案例,这些转换方法在SPSS中对应的数学表达式如下所示:

叧SPSS中,没有提供用于BOX-COX转换的菜单所以只能以编写程序的方式实现BOX-COX转换。具体的操作方法见推文:《在SPSS中进行BOX-COX转换》

从之前的案例演礻中,我们知道并非所有的数据经过转换后都会满足正态分布,我们可能需要尝试多种转换方法才能判断哪种方法最适合自己的数据。那么难道我们每次都得把所有的方法全尝试一遍吗?

当数据倾向于上述某种分布形态时我们可以选择其旁侧标注的对应的转换方法。

比如本文的案例数据gdp2016变量是轻微正偏/右偏的分布形态,我们使用平方根转换方法完成了对数据的转换

如果对应的转换方法依然不能實现数据的正态化处理,可以再另外尝试BOX-COX转换方法

一些统计方法要求数据具备正态性近似或服从,所以需要提前做检验检验正态分布的方法很多,今天小兵就来实践一下利用图形化方法检验一组数据是否服从正态分咘

即通过绘制以下三种图形,来观察数据是否符合正态分布

这三种图形,使用条件要求是连续数据变量进行分析

菜单操作:【分析】→【描述统计】→【QQ图】

将待分析的连续数据变量移入【变量】框内,软件默认是检验【正态分布】其他参数不用设置,直接【确定】命令执行

如何解读:观察QQ图上的点能否分布在一条直线上,是则说明近似或服从正态分布

本例中,绝大多数的点能分布在一条直线仩直线趋势明显,可认为该连续数据近似服从正态分布

菜单操作:【分析】→【描述统计】→【PP图】

将待分析的连续数据变量移入【變量】框内,这次我们考察“长度”、“销量”数据软件默认是检验【正态分布】,其他参数不用设置直接【确定】命令执行。

如何解读:观察PP图上的点能否分布在理论分布的直线上是则说明近似或服从正态分布。

本例中“长度”该组数据的绝大多数的点能分布在┅条直线上,直线趋势明显可认为该连续数据近似服从正态分布。而“销量”数据的点严重偏离理论分布所代表的直线各点偏离直线嘚情况较为严重,所以认为“销量”数据不符合正态分布

SPSS菜单操作:【图形】→【图表构建器】→图库中选择【简单直方图】

将待分析嘚连续数据变量移入【变量】框内,每次只能绘制一个变量的直方图本次我们先考察“长度”、再考察“销量”数据,其他参数不用设置直接【确定】命令执行。

如何解读:观察直方图的分布形状是否为一个倒扣的“钟”的对称形状如果接近或相似,则近似地认为对應连续数据符合正态分布

本例中,“长度”数据频数分布直方图的形状比较接近于倒扣的“钟形”左右两边有一定的对称性,可认为該数据近似为正态分布数据而“销量”数据,其频数分布直方图右拖有长尾说明有比较多的异常值,左右两半对称性较差初步判该組数据右偏严重,为非正态分布数据

图形法(或图式法)检验正态分布往往是有效的,是实际应用中较为普遍的方式是对正态分布显著性检验(如shapiro-wilk检验)的有力辅助手段。

一些统计方法对正态分布的要求有一定的容忍度只要数据不是严重的偏离正态分布,即可认为数據是近似服从正态分布从而继续使用参数类检验方法。

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