京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
R语言之纵向数据分析:多级线性增长模型2
这篇文章已经是纵向数据分析系列的第三篇了。之前,我们介绍了什么是纵向数据,我们如何把长型的数据集转换成纵向的数据集,并通过建立相应的多级模型进行分析。显然,仅仅介绍基本的多级模型并不足以对虚拟随机对照实验数据集进行分析。这篇文章则延续之前的分析,并介绍一种不错的方法来处理多级模型里的治疗效果问题。
和往常一样,我们还是先创建一个纵向数据集,然后把它转成长型的格式。
这是一个RCT数据集,也就说明,这里潜在存两个以疗效分组的差异。上一次,我们没有考虑异质性,而仅仅对两个组的普通疗效进行了细分。从直觉上看,我们可以添加治疗变量来修复这个模型,从而抓到组间的差异。
这里,我们任然使用lmerTest包是因为它允许修正模型的检验使用自由度。模型的公式和是和上次的一样,除非我们把治疗变量tx作为独立变量。
从上述的summary里的信息可以很明显的看到,time和tx这两个变量都相当显著,而接受B治疗的人群在抑郁症得分上比接受A治疗的人群低2.34分。那么,我们是否可以认为,B治疗方案效果更好?绝对不是。模型m1实际上并不合适对纵向数据集里的组间差异进行比较。m1里的治疗效果,其实也就是一段时间内的平均治疗效果。换句话说,治疗方案A和治疗方案B的疗效所导致的分差在-2.34分,其实只不过是1,2,3时间段内抑郁症均分的差。这是RCT,所以,我们所期待的志愿者参与两组治疗方案里时间段1的差要小于1。我们对两组疗效的均值差异感兴趣,而现在的轨迹在时间段2、3里存在差异。
这个概率可能对初学者来说有点复杂,但是其执行过程很简单,我们只需要添加交互变量time和tx。
在R,我们可以使用:符号来表明变量间的交互关系。因此,我们可以这样设置:time+tx+time:tx。但是,更简短的写法是:timetx。操作符要R涵盖主要变量和治疗疗效。此时,使用操作符就能简单实现各个效应的展示。请记住,操作符也可用于高维变量交互。比如,ABC就要R包含三个主要的效应,三个两两交互的效应,以及一个三元交互效应。
现在,我们从m2模型中获得一个三元交互关系。在这个模型当中,time效应指的就是疗效A(这是特定条件下的疗效和疗效时间的交互),而txB效应就是时间点为0时的效应(数据集里一个虚的时间点)。这个术语解释起来有点复杂:系数值反映了每个时间段内两种治疗方案的疗效上的差异,其条件是取平均时间和治疗效果。口头上说,人们可以理解的是,这表明两组治疗方案是如何随着时间的推移而不同。对于每个单位时间内的增长(即,从时间段1到时间段2),在完成平均治疗效应差的分析以后,接受B治疗方案的参与者理论上在抑郁症得分方面比接受A治疗方案的要低2.88分。所以,在时间段2内,接受B治疗方案的参与者得分差是 -2.88 x 2 + 3.43 = -2.33,而在时间段3内,接受B治疗方案的参与者得分差是-2.88 x 3+ 3.43 = -5.21。我们应当时刻注意,在一个给定的时间段里对比疗效差的时候,主要疗效以及疗效变量间的交互。但是,为什么要这样?你不妨设置分析一下,当你忽略了主要治疗效应的时候,你在时间段1内所得到的疗效差是怎样的情形。
我可以告诉你,模型m2比m1和m0(上一篇文章所采用的模型)都要好,原因在于,这个数据集是我们自己创建的。但在实际生活中,我们会在选择最好的一个模型的时候会遇到很多困难。其中一种选择的方式就是,按照我们之前所讲的,使用summary()函数,以此算出额外变量的统计显著性。其它一个常用的方法就是使用方差分析(ANOVA)表(仅仅针对嵌套模型),而这种方法适合用于这个模型。
这里,我们使用anova()对m0、m1和m2模型进行方差分析,原因在于我们把m0嵌套于m1,然后把m1嵌套于m2。如果还有另外的子集,我们就把模型嵌套到那个子集上。换句话说,含有独立变量A、B的模型则嵌套于含有变量A、B、C的模型中。
如果你做过方差分析,那这个方差分析表对于你来说应该是很熟悉了。Df列表明了模型里的自由度,它简单的反映了这个案例的参数估计。例如,自由度为4的模型m0表明了这个模型预测了4个参数(1.修正截距效应系数,2.时间效应,3.随机截距方差,4.残差)。
AIC和BIC是两个常用的拟合指数。AIC和BIC都考虑到两个因素:模型的数据拟合效果有多好,和这个模型复不复杂。AIC和BIC的不同之处在于模型复杂度的罚分上(BIC对模型复杂度的罚分影响更大)。我发现,AIC理解起来更容易,因为它渐进的使用留一交叉检验法(LOOCV)来预测运行效果。我们应当理解交叉检验和预测性能的概念,随后,如果你对此不太理解,你可以先把它跳过。
LogLik列模型参数的似然对数。从根本上说,它是模型里数据拟合效果的指标。其偏差是−2×logLik−2×logLik。为什么我们需要它?因为两个嵌套模型的偏差在原假设的条件下遵循卡方检验(假设两个嵌套模型的偏差一样)。此时,我们可以把它用作模型拟合差的测试。偏差的差则在Chisq列显示。卡方检验的统计相关自由度则在Chi Df(简单来说,就是额外参数的个数)。最后一行的结果显而易见:它算出了测试两个嵌套模型的差的p值。虽然是这样,我们还是要警惕ANOVA的结果,因为在众多的候选模型中,它会导致错误类型1上升极快。
由于模型m2比其它两个候选模型AIC和BIC都要好,而对于方差分析,我们可以认为这个模型是目前为止我们拟合的最好的了。当然,这个模型还有许多要改进的地方。后续,我们可能还可以在模型的性能上进行提升,并作图进行预测。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在MySQL数据库优化中,分区表是处理海量数据的核心手段——通过将大表按分区键(如时间、地域、ID范围)分割为多个独立的小分区 ...
2026-03-19在商业智能与数据可视化领域,同比、环比增长率是分析数据变化趋势的核心指标——同比(YoY)聚焦“长期趋势”,通过当前周期与 ...
2026-03-19在数据分析与建模领域,流传着一句行业共识:“数据决定上限,特征决定下限”。对CDA(Certified Data Analyst)数据分析师而言 ...
2026-03-19机器学习算法工程的核心价值,在于将理论算法转化为可落地、可复用、高可靠的工程化解决方案,解决实际业务中的痛点问题。不同于 ...
2026-03-18在动态系统状态估计与目标跟踪领域,高精度、高鲁棒性的状态感知是机器人导航、自动驾驶、工业控制、目标检测等场景的核心需求。 ...
2026-03-18“垃圾数据进,垃圾结果出”,这是数据分析领域的黄金法则,更是CDA(Certified Data Analyst)数据分析师日常工作中时刻恪守的 ...
2026-03-18在机器学习建模中,决策树模型因其结构直观、易于理解、无需复杂数据预处理等优势,成为分类与回归任务的首选工具之一。而变量重 ...
2026-03-17在数据分析中,卡方检验是一类基于卡方分布的假设检验方法,核心用于分析分类变量之间的关联关系或实际观测分布与理论期望分布的 ...
2026-03-17在数字化转型的浪潮中,企业积累的数据日益庞大且分散——用户数据散落在注册系统、APP日志、客服记录中,订单数据分散在交易平 ...
2026-03-17在数字化时代,数据分析已成为企业决策、业务优化、增长突破的核心支撑,从数据仓库搭建(如维度表与事实表的设计)、数据采集清 ...
2026-03-16在数据仓库建设、数据分析(尤其是用户行为分析、业务指标分析)的实践中,维度表与事实表是两大核心组件,二者相互依存、缺一不 ...
2026-03-16数据是CDA(Certified Data Analyst)数据分析师开展一切工作的核心载体,而数据读取作为数据生命周期的关键环节,是连接原始数 ...
2026-03-16在用户行为分析实践中,很多从业者会陷入一个核心误区:过度关注“当前数据的分析结果”,却忽视了结果的“泛化能力”——即分析 ...
2026-03-13在数字经济时代,用户的每一次点击、浏览、停留、转化,都在传递着真实的需求信号。用户行为分析,本质上是通过收集、整理、挖掘 ...
2026-03-13在金融、零售、互联网等数据密集型行业,量化策略已成为企业挖掘商业价值、提升决策效率、控制经营风险的核心工具。而CDA(Certi ...
2026-03-13在机器学习建模体系中,随机森林作为集成学习的经典算法,凭借高精度、抗过拟合、适配多场景、可解释性强的核心优势,成为分类、 ...
2026-03-12在机器学习建模过程中,“哪些特征对预测结果影响最大?”“如何筛选核心特征、剔除冗余信息?”是从业者最常面临的核心问题。随 ...
2026-03-12在数字化转型深度渗透的今天,企业管理已从“经验驱动”全面转向“数据驱动”,数据思维成为企业高质量发展的核心竞争力,而CDA ...
2026-03-12在数字经济飞速发展的今天,数据分析已从“辅助工具”升级为“核心竞争力”,渗透到商业、科技、民生、金融等各个领域。无论是全 ...
2026-03-11上市公司财务报表是反映企业经营状况、盈利能力、偿债能力的核心数据载体,是投资者决策、研究者分析、从业者复盘的重要依据。16 ...
2026-03-11