京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
R做线性回归及检验
使用R对内置鸢尾花数据集iris(在R提示符下输入iris回车可看到内容)进行回归分析,自行选择因变量和自变量,注意Species这个分类变量的处理方法
## 将iris数据加载进来
attach(iris)
## 查看iris数据的整体情况
str(iris)
## 'data.frame': 150 obs. of 5 variables:
## $ Sepal.Length: num 5.1 4.9 4.7 4.6 5 5.4 4.6 5 4.4 4.9 ...
## $ Sepal.Width : num 3.5 3 3.2 3.1 3.6 3.9 3.4 3.4 2.9 3.1 ...
## $ Petal.Length: num 1.4 1.4 1.3 1.5 1.4 1.7 1.4 1.5 1.4 1.5 ...
## $ Petal.Width : num 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.4 0.3 0.2 0.2 0.1 ...
## $ Species : Factor w/ 3 levels "setosa","versicolor",..: 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 ...
可以看出,共有150个样本,5个变量,前四个是数值型,第五个变量是因子型。
## 查看数据散点分布情况
pairs(iris[, 1:4], col = "blue")

从上图可以看出,Sepal.Length与Petal.Length、Petal.Length与Petal.Width存在明显的正相关性。接下来选择这两对变量分别建立回归模型。
(lm1 <- lm(Sepal.Length ~ Petal.Length))
##
## Call:
## lm(formula = Sepal.Length ~ Petal.Length)
##
## Coefficients:
## (Intercept) Petal.Length
## 4.307 0.409
(lm2 <- lm(Petal.Length ~ Petal.Width))
##
## Call:
## lm(formula = Petal.Length ~ Petal.Width)
##
## Coefficients:
## (Intercept) Petal.Width
## 1.08 2.23
summary(lm1)
##
## Call:
## lm(formula = Sepal.Length ~ Petal.Length)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -1.2468 -0.2966 -0.0152 0.2768 1.0027
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) 4.3066 0.0784 54.9 <2e-16 ***
## Petal.Length 0.4089 0.0189 21.6 <2e-16 ***
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 0.407 on 148 degrees of freedom
## Multiple R-squared: 0.76, Adjusted R-squared: 0.758
## F-statistic: 469 on 1 and 148 DF, p-value: <2e-16
summary(lm2)
##
## Call:
## lm(formula = Petal.Length ~ Petal.Width)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -1.3354 -0.3035 -0.0295 0.2578 1.3945
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) 1.0836 0.0730 14.8 <2e-16 ***
## Petal.Width 2.2299 0.0514 43.4 <2e-16 ***
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 0.478 on 148 degrees of freedom
## Multiple R-squared: 0.927, Adjusted R-squared: 0.927
## F-statistic: 1.88e+03 on 1 and 148 DF, p-value: <2e-16
两个模型的拟合效果都不错,但从R平方和角度考虑,lm2的模型效果好点。
##对建立的模型分别进行残差检验
par(mfrow = c(2, 2))
plot(lm1)
par(mfrow = c(1, 2))
plot(Petal.Length, Sepal.Length)
lines(Petal.Length, lm1$fitted.values)
plot(Petal.Width, Petal.Length)
lines(Petal.Width, lm2$fitted.values)
数据中的第五个变量Species是因子型变量,在进行回归建模前,需要对其进行哑变量处理,提高模型精确度。在R建立回归模型时,会主动对因子型变量进行哑变量处理,下面先利用Sepal.Width、Species对Sepal.Length建立回归模型,看看效果。
lm3 <- lm(Sepal.Length ~ Sepal.Width + Species)
summary(lm3)
##
## Call:
## lm(formula = Sepal.Length ~ Sepal.Width + Species)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -1.3071 -0.2571 -0.0533 0.1954 1.4125
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) 2.251 0.370 6.09 9.6e-09 ***
## Sepal.Width 0.804 0.106 7.56 4.2e-12 ***
## Speciesversicolor 1.459 0.112 13.01 < 2e-16 ***
## Speciesvirginica 1.947 0.100 19.47 < 2e-16 ***
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 0.438 on 146 degrees of freedom
## Multiple R-squared: 0.726, Adjusted R-squared: 0.72
## F-statistic: 129 on 3 and 146 DF, p-value: <2e-16
par(mfrow = c(2, 2))
plot(lm3)
从建立的模型的各系数的p值看出,各参量均是显著的。R平方和也有0.726,处于一个相对合理的水平。故该模型是可以接受的。
2 使用R对内置longley数据集进行回归分析,如果以GNP.deflator作为因变量y,问这个数据集是否存在多重共线性问题?应该选择哪些变量参与回归?
答:
## 查看longley的数据结构
str(longley)
## 'data.frame': 16 obs. of 7 variables:
## $ GNP.deflator: num 83 88.5 88.2 89.5 96.2 ...
## $ GNP : num 234 259 258 285 329 ...
## $ Unemployed : num 236 232 368 335 210 ...
## $ Armed.Forces: num 159 146 162 165 310 ...
## $ Population : num 108 109 110 111 112 ...
## $ Year : int 1947 1948 1949 1950 1951 1952 1953 1954 1955 1956 ...
## $ Employed : num 60.3 61.1 60.2 61.2 63.2 ...
longly数据集中有7个变量16个观测值,7个变量均属于数值型。
首先建立全量回归模型
lm1 <- lm(GNP.deflator ~ ., data = longley)
summary(lm1)
##
## Call:
## lm(formula = GNP.deflator ~ ., data = longley)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -2.009 -0.515 0.113 0.423 1.550
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) 2946.8564 5647.9766 0.52 0.614
## GNP 0.2635 0.1082 2.44 0.038 *
## Unemployed 0.0365 0.0302 1.21 0.258
## Armed.Forces 0.0112 0.0155 0.72 0.488
## Population -1.7370 0.6738 -2.58 0.030 *
## Year -1.4188 2.9446 -0.48 0.641
## Employed 0.2313 1.3039 0.18 0.863
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 1.19 on 9 degrees of freedom
## Multiple R-squared: 0.993, Adjusted R-squared: 0.988
## F-statistic: 203 on 6 and 9 DF, p-value: 4.43e-09
建立的模型结果是令人沮丧的,6个变量的显著性p值只有两个有一颗星,说明有些变量不适合用于建模。
看各自变量是否存在共线性问题。此处利用方差膨胀因子进行判断:方差膨胀因子VIF是指回归系数的估计量由于自变量共线性使得方差增加的一个相对度量。一般建议,如VIF>10,表明模型中有很强的共线性问题。
library(car)
vif(lm1, digits = 3)
## GNP Unemployed Armed.Forces Population Year
## 1214.57 83.96 12.16 230.91 2065.73
## Employed
## 220.42
从结果看,所有自变量的vif值均超过了10,其中GNP、Year更是高达四位数,存在严重的多种共线性。接下来,利用cor()函数查看各自变量间的相关系数。
plot(longley[, 2:7])
cor(longley[, 2:7])
## GNP Unemployed Armed.Forces Population Year Employed
## GNP 1.0000 0.6043 0.4464 0.9911 0.9953 0.9836
## Unemployed 0.6043 1.0000 -0.1774 0.6866 0.6683 0.5025
## Armed.Forces 0.4464 -0.1774 1.0000 0.3644 0.4172 0.4573
## Population 0.9911 0.6866 0.3644 1.0000 0.9940 0.9604
## Year 0.9953 0.6683 0.4172 0.9940 1.0000 0.9713
## Employed 0.9836 0.5025 0.4573 0.9604 0.9713 1.0000
从散点分布图和相关系数,均可以得知,自变量间存在严重共线性。
接下来利用step()函数进行变量的初步筛选。
lm1.step <- step(lm1, direction = "backward")
## Start: AIC=10.48
## GNP.deflator ~ GNP + Unemployed + Armed.Forces + Population +
## Year + Employed
##
## Df Sum of Sq RSS AIC
## - Employed 1 0.04 12.9 8.54
## - Year 1 0.33 13.2 8.89
## - Armed.Forces 1 0.74 13.6 9.39
## 12.8 10.48
## - Unemployed 1 2.08 14.9 10.88
## - GNP 1 8.47 21.3 16.59
## - Population 1 9.48 22.3 17.33
##
## Step: AIC=8.54
## GNP.deflator ~ GNP + Unemployed + Armed.Forces + Population +
## Year
##
## Df Sum of Sq RSS AIC
## - Year 1 0.46 13.3 7.11
## 12.9 8.54
## - Armed.Forces 1 1.79 14.7 8.62
## - Unemployed 1 5.74 18.6 12.43
## - GNP 1 9.40 22.3 15.30
## - Population 1 9.90 22.8 15.66
##
## Step: AIC=7.11
## GNP.deflator ~ GNP + Unemployed + Armed.Forces + Population
##
## Df Sum of Sq RSS AIC
## - Armed.Forces 1 1.3 14.7 6.62
## 13.4 7.11
## - Population 1 9.7 23.0 13.82
## - Unemployed 1 14.5 27.8 16.86
## - GNP 1 35.2 48.6 25.76
##
## Step: AIC=6.62
## GNP.deflator ~ GNP + Unemployed + Population
##
## Df Sum of Sq RSS AIC
## 14.7 6.62
## - Unemployed 1 13.3 28.0 14.95
## - Population 1 13.3 28.0 14.95
## - GNP 1 48.6 63.2 27.99
根据AIC 赤池信息准则,模型最后选择Unemployed、Population、GNP三个因变量参与建模。
查看进行逐步回归后的模型效果
summary(lm1.step)
##
## Call:
## lm(formula = GNP.deflator ~ GNP + Unemployed + Population, data = longley)
##
## Residuals:
## Min 1Q Median 3Q Max
## -2.047 -0.682 0.196 0.696 1.435
##
## Coefficients:
## Estimate Std. Error t value Pr(>|t|)
## (Intercept) 221.12959 48.97251 4.52 0.00071 ***
## GNP 0.22010 0.03493 6.30 3.9e-05 ***
## Unemployed 0.02246 0.00681 3.30 0.00634 **
## Population -1.80501 0.54692 -3.30 0.00634 **
## ---
## Signif. codes: 0 '***' 0.001 '**' 0.01 '*' 0.05 '.' 0.1 ' ' 1
##
## Residual standard error: 1.11 on 12 degrees of freedom
## Multiple R-squared: 0.992, Adjusted R-squared: 0.989
## F-statistic: 472 on 3 and 12 DF, p-value: 1.03e-12
从各判定指标可以看出,模型的结果是可喜的。参与建模的三个变量和截距均是显著的。R平方和也高达0.992。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
为什么学习数据分析? 当下,我们已然步入数据要素价值全面释放的智能时代。数据不再只是零散的数字记录,更是驱动新质生产力运 ...
2026-08-03CDA等级认证证书有效期为三年,三年进行一次年审,主要考察CDA持证人的职业发展情况;学历、工作单位及职业变更情况;继续教育 ...
2026-08-03【核心关键词】金融、岗位、企业、算法、知识、专业、理论、课程、软件、数据分析、业务类型、应用场景、经营管理、大型企业、 ...
2026-08-03在日常数据分析、业务报表复盘、业绩预测工作中,平均增长率是衡量数据长期变化趋势的核心指标,广泛用于营收增长、用户增长、销 ...
2026-08-03很多人把统计学理解为“一堆公式和计算”,却忽略了它的本质——一门让数据“开口说话”的科学。真正的数据分析高手,不是会算平 ...
2026-08-03在数据指标体系搭建工作中,从业者常困惑于指标搭建的核心逻辑:究竟是依托一线零散数据自下而上汇总指标,还是基于战略目标自上 ...
2026-07-31在数据分析、问卷研究、实验复盘、业务建模的工作中,大多数人最关注的是“用什么统计方法”:是做T检验、方差分析、卡方检验, ...
2026-07-31 许多数据分析师精通Excel函数和SQL查询,但当面对一张上万行的销售明细表,要快速回答“哪个地区销量最高”“哪款产品增长最 ...
2026-07-31在问卷调研的数据分析流程中,“先检验信效度,再开展进阶统计分析”是通用的规范逻辑。很多从业者会听到“问卷效度高,后续可以 ...
2026-07-30【核心关键词】大数据、统计学、专业、毕业生、论文、课程、计算机、建模、知识、数据分析、机器学习、数据科学、大数据技术、 ...
2026-07-30 很多数据分析师掌握了Excel函数、会写SQL查询,但当被问到“数据从哪里来”“数据加工有哪些步骤”“如何使用分析工具连接数 ...
2026-07-30在业务数据分析中,按天拆分统计夜间时段的数据是高频需求——比如电商夜间订单监测、平台夜间用户活跃度分析、运维系统夜间异常 ...
2026-07-29在机器学习建模与特征工程实践中,判断不同特征对模型预测效果的贡献度,是特征筛选、模型解释、业务归因的核心环节。特征置换重 ...
2026-07-29 很多数据分析师精通Excel单元格操作,但当被问到“表结构数据的基本处理单位是什么”“字段和记录的本质区别”“为什么表结 ...
2026-07-29【核心关键词】岗位、数字化、经验、课程、方法论、决策、企业、大方向、数据分析、销售管理、理论知识、思维方式、分析销售、 ...
2026-07-28在问卷调研、用户分群、效果对比等业务数据分析中,分类变量的关联性与差异性验证是高频需求。卡方检验作为针对离散分类数据的经 ...
2026-07-28 数据分析师八成以上的时间在和数据表格打交道,但许多人拿到Excel后习惯性地先算、先分析,结果回头发现漏了一列关键数据, ...
2026-07-28在Excel数据分析与报表制作中,数据透视表是快速完成多维度汇总、分组统计的核心工具。很多从业者在得到透视表汇总结果后,为了 ...
2026-07-27 很多数据分析师每天与Excel打交道,但当被问到“表格结构数据的基本处理单位是什么”“数据类型误判会引发哪些分析错误”“ ...
2026-07-27当下,我们已然步入数据要素价值全面释放的智能时代。数据不再只是零散的数字记录,更是驱动新质生产力运转的核心动能、滋养人工 ...
2026-07-27