京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
作者 | Amond Lee
即使是没有任何统计学基础的读者朋友可能也听说过「p 值」,但是鲜有文章能够清楚解释 p 值是什么,以及 p 值在统计学中的作用。本文是 TowardDataScience 的一篇博文,作者条理清楚地解释了 p 值的相关内容,并给出了一个简单的例子,适合读者参考。
还记得我作为暑期实习生第一次在 CERN 海外实习时,大多数人都在讨论,要超过「5-sigma」阈值(这意味着 p 值为 0.0000003)才能确认发现了希格斯玻色子。
那时我对 p 值、假设检验甚至统计显著一无所知。
直到进入数据科学领域后,我终于意识到了 p 值的含义,以及在某些实验中,p 值是如何成为决策工具的一部分的。
因此,我决定在这篇文章中解释什么是 p 值以及如何在假设检验中使用 p 值。希望能帮你更好、更直观地理解 p 值。
本文共分四个部分,从假设检验到理解 p 值,以及根据 p 值指导我们的决策过程。我强烈建议你仔细阅读全文,以便详细地了解 p 值:
在讨论 p 值的意义之前,我们先理解一下假设检验。在假设检验中,常用 p 值确定结果的统计显著性。
我们的最终目标是确定结果的统计显著性。而统计显著性建立在这 3 个简单概念之上:
假设检验是用来通过一组数据检验针对总体的声明(零假设)有效性的。如果零假设不成立,我们就会相信备择假设。
换句话说,我们需要提出声明(零假设),并用样本数据来检验声明是否有效。如果声明是无效的,就选择备择假设。就这么简单。
而要知道声明是否有效,就要用 p 值来衡量证据的强度,从而了解到它是否有统计显著性。如果证据支持备择假设,那就拒绝零假设并接受备择假设。后面的章节中会解释这些内容。
我们举个例子来更清晰地说明这一概念,这个例子会贯穿全文同时说明其他概念。
假设某个披萨店声称,他们的平均配送时间小于等于 30 分钟,但你认为他们的配送时间不止 30 分钟。所以你做了假设检验,对配送时间随机采样来检验这一说法:
这里的目标是确定样本数据中的证据能更好地支持哪种假设(零假设或备择假设)。
本例中用的是单尾检验,因为我们只想知道平均配送时间是否大于 30 分钟。
因为配送时间小于等于 30 分钟都是可以接受的,因此我们忽略另一个方向的可能性。这里想要检验的是平均配送时间是否会大于 30 分钟。换句话说,我们想知道披萨店是否在某种角度上骗了我们。
假设检验的常用方法之一是 Z 检验。这里我们不讨论细节,因为我们想要先理解表面的内容,然后再深入。
平均值为 μ 标准差为 σ 的正态分布
正态分布是用来观察数据分布的概率密度函数。
正态分布有两个参数——平均值(μ)和标准差(σ)。
均值是分布的集中趋势。它决定了正态分布峰值的位置。标准差是衡量可变性的标准,它决定了均值到值的下降幅度。
正态分布通常和 68-95-99.7 规则(上图所示)相关:
还记得文章开头说的发现希格斯玻色子的「5-sigma」阈值吗?在科学家证实发现希格斯玻色子之前,5-sigma 约为数据的「99.9999426696856%」。设置这么严格的阈值是为了避免潜在的错误信号。
好了。现在你可能想知道「正态分布是如何应用在假设检验中的」。
因为是用 Z 检验进行假设检验的,因此要计算 Z 分数(用于检验统计量),这是数据点到平均值的标准偏差数。在本文的例子中,每个数据点都是收集到的披萨配送时间。
计算每个数据点的 Z 分数的公式。
对每个披萨配送时间点计算 Z 分数,并绘制出标准正态分布曲线时,x 轴上的单位从分钟变成了标准差单位,因为已经通过计算(变量减去平均值再除以标准差,见上述公式)将变量标准化了。
标准正态分布曲线是很有用的,因为我们可以比较测试结果和在标准差中有标准单位的「正态」总体,特别是在变量的单位不同的情况下。
Z 分数的标准正态分布
Z 分数可以告诉我们整个数据相对于总体平均值的位置。
我喜欢 Will Koehrsen 的说法——Z 分数越高或越低,结果就越不可能偶然发生,结果就越有可能有意义。
但多高(低)才足以说明结果是有意义的呢?
这就是解决这个难题的最后一片拼图——p 值。根据实验开始前设定的显著水平(alpha)检验结果是否具有统计学意义。
什么是 P 值
与其用维基百科给出的定义来解释 p 值,不如用文中的披萨配送时间为例来解释它。
对披萨配送时间随机采样,目的是检查平均配送时间是否大于 30 分钟。如果最终的结果支持披萨店的说法(平均配送时间小于等于 30 分钟),那就接受零假设。否则,就拒绝零假设。
因此,p 值的工作就是回答这个问题:
如果我生活在披萨配送时间小于等于 30 分钟(零假设成立)的世界中,那我在真实世界中得到的证据有多令人惊讶?
p 值用数字(概率)回答了这一问题。
p 值越低,证据越令人惊讶,零假设越荒谬。
当零假设很荒谬的时候还能做什么?可以拒绝零假设并转而选择备择假设。
如果 p 值低于之前定义的显著水平(人们一般将它称为 alpha,但我将它称之为荒谬阈值——别问为什么,我只是觉得这样更容易理解),那么就可以拒绝零假设。
现在我们理解了 p 值是什么意思。接下来把 p 值用到文中的例子中。
现在已经抽样得到了一些配送时间,计算后发现平均配送时间要长 10 分钟,p 值为 0.03。
这意味着在披萨配送时间小于等于 30 分钟(零假设成立)的世界中,由于随机噪声的影响,我们有 3% 的概率会看到披萨配送时间延长了至少 10 分钟。
p 值越低,结果越有意义,因为它不太可能是由噪声引起的。
大多数人对于 p 值都有一个常见的误解:
p 值为 0.03 意味着有 3%(概率百分比)的结果是偶然决定的——这是错误的。
人们都想得到确切的答案(包括我),而这也是我在很长时间内都对 p 值的解释感到困惑的原因。
p 值不能证明任何事。这只是一种根据惊讶程度做出合理决策的基础方法。Cassie Kozyrkov
我们是如何用 0.03 的 p 值来做出合理决策的(重点):
到现在为止,你可能已经注意到了,在上面的例子中,p 值不能证明或决定任何事。
在我看来,当结果有统计学意义时,p 值可以作为挑战初始信念(零假设)的工具。在我们认为自己的信念荒谬(假设 p 值表明结果具有统计显著性)的那一刻,就放弃了自己的初始信念(拒绝零假设)并做出了更合理的决定。
统计显著性
这是最后一步,将所有内容放在一起,并检验结果是否有统计学意义。
只有 p 值是不够的,还要设定阈值(即显著水平——alpha)。为了避免偏差,实验开始之前就应该设定 alpha。如果观测的 p 值小于 alpha,那就可以得出结论——结果具有统计显著性。
经验法则一般将 alpha 设定为 0.05 或 0.01(同样,值取决于你的问题)。
如上文所述,假设在实验开始前将 alpha 设置为 0.05,得到的结果具有统计显著性,因为 p 值(0.03)小于 alpha。
为便于参考,整个实验的基本步骤如下:
步骤 5 计算检验统计量的公式。
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 ...
2026-07-24【核心关键词】客户、数据分析、指标体系、数据采集、数据指标、业务数据、分析思路、业务需求、分析方法 【专访摘要】本次 CDA ...
2026-07-24在数据分析、业务建模与数字化运营体系中,原始业务数据普遍存在缺失、重复、异常、口径不一致等质量问题,直接用于分析与建模会 ...
2026-07-24 很多数据分析师能熟练计算均值、标准差,但当被问到“如何用一张图让业务方3秒内看懂核心结论”“面对不同数据类型该怎么选 ...
2026-07-24在数据驱动的精细化运营体系中,指标是业务判断、效果复盘、策略优化的核心依据。随着企业数据化程度提升,指标数量持续膨胀,但 ...
2026-07-23在用户运营与产品增长体系中,留存是衡量产品真实价值与用户粘性的核心标尺,也是决定用户生命周期价值、获客投产比的底层因素。 ...
2026-07-23 很多数据分析师精通Excel、SQL、Python等工具,但当被问到“面对一个具体的业务问题,该用什么分析方法”“描述性分析和诊断 ...
2026-07-23【核心关键词】埋点、产品、互联网、数据库、决策、数据分析、产品经理、商业模式、移动互联网、指标体系、运营模块、大数据平 ...
2026-07-22在高并发、大数据量的业务系统中,单表数据量达到千万级甚至亿级后,会出现查询性能骤降、索引维护成本飙升、存储扩容困难等问题 ...
2026-07-22 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 ...
2026-07-22在金融风控、企业运营、行业研究等数据分析场景中,大量数据以面板数据形态存在:例如多家分支机构连续多个季度的风险指标、多位 ...
2026-07-21 很多数据分析师每天都在计算指标、制作报表,但当被问到“什么叫指标数据元”“指标数据标准包含哪些核心维度”“指标数据质 ...
2026-07-21一、活动介绍 2026暑期CDA备考冲刺季,为想利用假期拿证的你量身打造。考点胶囊内容搭配多重硬核福利,让你在旅行、实习、居家 ...
2026-07-21金融行业的运营风险贯穿业务全流程,涵盖交易欺诈、操作违规、流程漏洞、合规偏差、客户信用异常等多元场景,是银行、保险、证券 ...
2026-07-17财产保险作为金融行业的核心板块,涵盖车险、家财险、责任险、企财险等多元品类,是个人与企业抵御财产风险、经营风险的重要保障 ...
2026-07-17 很多数据分析师能熟练写SQL、做透视表,但当被问到“数据是从哪里来的?经过哪些加工才进入数据仓库?ETL具体做了什么?”时 ...
2026-07-17【核心关键词】模块、餐饮、客户、门店、企业、订单、供应链、多样化、产品、生产计划、数据分析、生产管理、物料管理、业务分 ...
2026-07-16在数字化分析时代,原始数据本身不具备业务价值,只有通过科学的统计学方法加工、拆解、验证与解读,才能挖掘数据背后的规律、差 ...
2026-07-16 很多数据分析师能熟练地写SQL、做透视表、算描述性统计,但当被问到“如何预测用户流失概率”“如何归因销量下滑的关键因素 ...
2026-07-16在描述性统计分析、数据预处理、异常值排查与多组数据分布对比工作中,箱线图(Box Plot)是应用最广泛的可视化与统计工具之一。 ...
2026-07-15