京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
K近算法之皮尔逊系数
(其中,E为数学期望或均值,D为方差,D开根号为标准差,E{ [X-E(X)] [Y-E(Y)]}称为随机变量X与Y的协方差,记为Cov(X,Y),即Cov(X,Y) = E{ [X-E(X)] [Y-E(Y)]},而两个变量之间的协方差和标准差的商则称为随机变量X与Y的相关系数,记为![]()
)
OK,接下来,咱们来重点了解下皮尔逊相关系数。在统计学中,皮尔逊积矩相关系数(英语:Pearson product-moment correlation coefficient,又称作 PPMCC或PCCs, 用r表示)用于度量两个变量X和Y之间的相关(线性相关),其值介于-1与1之间。通常情况下通过以下取值范围判断变量的相关强度:
相关系数 0.8-1.0 极强相关
0.6-0.8 强相关
0.4-0.6 中等程度相关
0.2-0.4 弱相关
0.0-0.2 极弱相关或无相关在自然科学领域中,该系数广泛用于度量两个变量之间的相关程度。它是由卡尔·皮尔逊从弗朗西斯·高尔顿在19世纪80年代提出的一个相似却又稍有不同的想法演变而来的。这个相关系数也称作“皮尔森相关系数r”。
(1)皮尔逊系数的定义:两个变量之间的皮尔逊相关系数定义为两个变量之间的协方差和标准差的商:
以上方程定义了总体相关系数, 一般表示成希腊字母ρ(rho)。基于样本对协方差和方差进行估计,可以得到样本标准差, 一般表示成r:
一种等价表达式的是表示成标准分的均值。基于(Xi, Yi)的样本点,样本皮尔逊系数是
其中、
及
,分别是标准分、样本平均值和样本标准差。
或许上面的讲解令你头脑混乱不堪,没关系,我换一种方式讲解,如下:假设有两个变量X、Y,那么两变量间的皮尔逊相关系数可通过以下公式计算:
- 公式一:
![]()
注:勿忘了上面说过,“皮尔逊相关系数定义为两个变量之间的协方差和标准差的商”,其中标准差的计算公式为:![]()
- 公式二:
![]()
- 公式三:
![]()
- 公式四:
![]()
以上列出的四个公式等价,其中E是数学期望,cov表示协方差,N表示变量取值的个数。
(2)皮尔逊相关系数的适用范围
当两个变量的标准差都不为零时,相关系数才有定义,皮尔逊相关系数适用于:
- 两个变量之间是线性关系,都是连续数据。
- 两个变量的总体是正态分布,或接近正态的单峰分布。
- 两个变量的观测值是成对的,每对观测值之间相互独立。
(3)如何理解皮尔逊相关系数
rubyist:皮尔逊相关系数理解有两个角度
其一, 按照高中数学水平来理解, 它很简单, 可以看做将两组数据首先做Z分数处理之后, 然后两组数据的乘积和除以样本数,Z分数一般代表正态分布中, 数据偏离中心点的距离.等于变量减掉平均数再除以标准差.(就是高考的标准分类似的处理)
样本标准差则等于变量减掉平均数的平方和,再除以样本数,最后再开方,也就是说,方差开方即为标准差,样本标准差计算公式为:
所以, 根据这个最朴素的理解,我们可以将公式依次精简为:
其二, 按照大学的线性数学水平来理解, 它比较复杂一点,可以看做是两组数据的向量夹角的余弦。下面是关于此皮尔逊系数的几何学的解释,先来看一幅图,如下所示:
回归直线: y=gx(x) [红色] 和 x=gy(y) [蓝色]
如上图,对于没有中心化的数据, 相关系数与两条可能的回归线y=gx(x) 和 x=gy(y) 夹角的余弦值一致。
对于没有中心化的数据 (也就是说, 数据移动一个样本平均值以使其均值为0), 相关系数也可以被视作由两个随机变量 向量 夹角 的 余弦值(见下方)。
举个例子,例如,有5个国家的国民生产总值分别为 10, 20, 30, 50 和 80 亿美元。 假设这5个国家 (顺序相同) 的贫困百分比分别为 11%, 12%, 13%, 15%, and 18% 。 令 x 和 y 分别为包含上述5个数据的向量: x = (1, 2, 3, 5, 8) 和 y = (0.11, 0.12, 0.13, 0.15, 0.18)。
利用通常的方法计算两个向量之间的夹角 (参见 数量积), 未中心化 的相关系数是:
![]()
我们发现以上的数据特意选定为完全相关: y = 0.10 + 0.01 x。 于是,皮尔逊相关系数应该等于1。将数据中心化 (通过E(x) = 3.8移动 x 和通过 E(y) = 0.138 移动 y ) 得到 x = (−2.8, −1.8, −0.8, 1.2, 4.2) 和 y = (−0.028, −0.018, −0.008, 0.012, 0.042), 从中
![]()
(4)皮尔逊相关的约束条件
从以上解释, 也可以理解皮尔逊相关的约束条件:
在实践统计中,一般只输出两个系数,一个是相关系数,也就是计算出来的相关系数大小,在-1到1之间;另一个是独立样本检验系数,用来检验样本一致性。
除了上述1.2节如何定义邻居的问题之外,还有一个选择多少个邻居,即K值定义为多大的问题。不要小看了这个K值选择问题,因为它对K近邻算法的结果会产生重大影响。如李航博士的一书「统计学习方法」上所说:
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在 CDA 数据分析师能力体系中,透视分析是数据探索、多维度汇总、业务复盘的核心基础技能。无论是 Excel 数据透视表,还是 Power ...
2026-07-03在市场竞争日趋激烈、获客成本持续攀升的当下,企业粗放式的“广撒网”获客模式早已无法适配经营需求。企业经营的核心逻辑,已经 ...
2026-07-03 很多数据分析师精通Excel函数和数据透视表,但当被问到“数据从哪里来”“表和视图有什么区别”“数据库管理系统和SQL是什么 ...
2026-07-03【核心关键词】运营、企业、核心、客户、新技术、数字化运营、数据分析、传统企业、人工录入、生产系统、技术人员、数据安全、 ...
2026-07-02在产品开发、项目立项、业务拓展、运营优化的工作中,市场调查、竞品分析、需求调研是三大核心基础工作。很多从业者容易将三者混 ...
2026-07-02 很多企业团队并非缺乏指标,而是陷入“指标失控”:仪表盘上堆满实时跳动的数据,却无法回答“当前瓶颈在哪、下一步该做什么 ...
2026-07-02在MySQL数据库运维与开发工作中,当单表数据量达到千万级、亿级后,会出现查询卡顿、索引失效、写入性能下降等问题。为优化性能 ...
2026-07-01在信息化建设、系统开发、数据分析、需求梳理的工作场景中,业务模型与逻辑模型是两个最基础、也最容易混淆的核心概念。很多项目 ...
2026-07-01 很多数据分析师能熟练计算各种指标,但当被问到“这些指标之间是什么关系”“为什么要选这个指标而不是那个”“指标体系的整 ...
2026-07-01【核心关键词】报表、数据源、客户、营销、业绩、销售、时效性、函数、可视化、运营、数据分析、数据报表、业务部门、数据运营 ...
2026-06-30在数据分析、商业预测、经济统计、运维监控等领域中,绝大多数业务数据都具备时间连续性特征,例如月度销售额、日度客流量、季度 ...
2026-06-30 很多数据分析师每天盯着GMV、DAU、转化率,但当被问到“哪些指标在所有行业都适用”“哪些指标只对电商有意义”“二者如何搭 ...
2026-06-30在 SQL Server 安装、服务启动、数据库文件操作等场景中,经常会遇到 “实例已在使用” 类报错,不同触发场景的原因与处理方式差 ...
2026-06-29在Excel数据统计、财务核算、销售复盘、库存盘点等办公场景中,经常需要在数据透视表中实现一列数据乘以另一列数据的计算需求, ...
2026-06-29在数据分析中,指标是连接业务与数据的核心语言。它并非一个简单的数字,而是一个将模糊的业务需求(如“提升用户粘性”)转化为 ...
2026-06-29【核心关键词】大数据、零售商、消费者、供应链、运营、企业、产品、客户、数据模型、大数据平台、数据开发、系统运维、业务逻 ...
2026-06-26在物流配送、供应链履约、终端供货等业务场景中,送货率是衡量企业履约能力、服务质量、供应链稳定性的核心业务指标,直接关联客 ...
2026-06-26 很多数据分析师精通描述性统计,能熟练计算均值、中位数、标准差,但当被问到“用500个样本如何推断10万用户的真实满意度” ...
2026-06-26在数字化管理与数据化运营体系中,指标是连接原始数据与业务决策的核心载体。零散的原始数据只是无意义的数值堆砌,无法直接反映 ...
2026-06-25在Excel数据汇总、财务统计、业务复盘等日常办公场景中,经常需要完成逐行相乘、整体汇总求和的计算需求,最典型的场景就是:单 ...
2026-06-25