Python scipy.stats 统计函数库核心用法详解
本文详解Python中scipy.stats库的核心用法,涵盖正态分布随机数生成、概率密度函数(pdf)、累计分布函数(cdf)及分位点函数(ppf)的具体实现。通过代码示例解析loc与scale参数对分布的影响,并梳理常见连续与离散分布的调用方法,为数据科学中的统计分析提供实用参考。
背景与概述
背景
本文旨在总结Python统计函数库scipy.stats在常见统计工作中的应用范例。
正态分布
以正态分布的常见需求为例,介绍scipy.stats的基本使用方法。
生成指定分布的随机数
1.生成服从指定分布的随机数
使用norm.rvs函数,通过loc和scale参数指定随机变量的偏移量和缩放比例,分别对应正态分布的期望值和标准差。size参数用于设定生成随机数数组的形状。此外,也可使用np.random.normal(loc=0.0, scale=1.0, size=None)实现相同功能。
In [4]: import numpy as np In [5]: import scipy.stats as st In [6]: st.norm.rvs(loc = 0,scale = 0.1,size =10) Out[6]: array([ 0.12259875, 0.07001414, 0.11296181, -0.00630321, -0.04377487, 0.00474487, -0.00728678, 0.03860256, 0.06701367, 0.03797084]) In [7]: In [9]: st.norm.rvs(loc = 3,scale = 10,size=(2,2)) Out[9]: array([[-13.26078265, 0.88411923], [ 5.14734849, 17.94093177]]) In [10]:
计算概率密度与累计分布
2.求概率密度函数指定点的函数值
使用stats.norm.pdf计算正态分布的概率密度函数值。
In [33]: st.norm.pdf(0,loc = 0,scale = 1) Out[33]: 0.3989422804014327 In [34]: st.norm.pdf(np.arange(3),loc = 0,scale = 1) Out[34]: array([ 0.39894228, 0.24197072, 0.05399097]) In [35]:
3.求累计分布函数指定点的函数值
使用stats.norm.cdf计算正态分布的累计分布函数值。
In [52]: st.norm.cdf(0,loc=3,scale=1) Out[52]: 0.0013498980316300933 In [53]: st.norm.cdf(0,0,1) Out[53]: 0.5 In [54]:
累计分布函数的逆运算
4.累计分布函数的逆函数
使用stats.norm.ppf计算正态分布累计分布函数的逆函数,即下分位点。
In [59]: z05 = st.norm.ppf(0.05) In [60]: In [60]: z05 Out[60]: -1.6448536269514729 In [61]: st.norm.cdf(z05) Out[61]: 0.049999999999999975 In [62]:
通用方法与常见分布参考
通用函数
stats模块提供了连续型随机变量的公共方法,具体包括:
| 名称 | 备注 |
|---|---|
| rvs | 产生服从指定分布的随机数 |
| 概率密度函数 | |
| cdf | 累计分布函数 |
| sf | 残存函数(1-CDF) |
| ppf | 分位点函数(CDF的逆) |
| isf | 逆残存函数(sf的逆) |
| fit | 对一组随机取样进行拟合,最大似然估计方法找出最适合取样数据的概率密度函数系数。 |
*离散分布的简单方法大多数与连续分布很类似,但是pdf被更换为密度函数pmf。
常见分布
可能用到的分布对照表
| 名称 | 含义 |
|---|---|
| beta | beta分布 |
| f | F分布 |
| gamma | gam分布 |
| poisson | 泊松分布 |
| hypergeom | 超几何分布 |
| lognorm | 对数正态分布 |
| binom | 二项分布 |
| uniform | 均匀分布 |
| chi2 | 卡方分布 |
| cauchy | 柯西分布 |
| laplace | 拉普拉斯分布 |
| rayleigh | 瑞利分布 |
| t | 学生T分布 |
| norm | 正态分布 |
| expon | 指数分布 |
以上这篇python统计函数库scipy.stats的用法解析就是小编分享给大家的全部内容了,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持本站。
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