秩和检验概述秩和检验(Rank Sum Test),通常指的是曼-惠特尼U检验(Mann-Whitney U Test),是一种用于检验两个独立样本是否来自同一总体的非参数统计方法。在统计学中,非参数方法不依赖于数据的具体分布形式,适用于样本数据不满足正态分布的情况。
工作原理秩和检验的基本思想是将两组数据合并后进行排序,每个数据点在排序中的位置称为“秩”(Rank)。检验的目的是比较两组数据在秩次上的差异是否显著,以此判断两个独立样本的分布是否有显著差异。
实施步骤合并与排序:将两个样本合并为一个数据集,按照数值大小进行排序。计算秩和:分别为两个样本中的每个数据分配秩次,然后计算每个样本的秩和。统计量计算:利用秩和计算统计量,如Mann-Whitney U统计量。显著性检验:通过查表或计算P值,判断统计量的显著性,从而判断两组数据是否有显著差异。应用场景秩和检验广泛应用于医学、生物学和社会科学等领域,尤其适用于样本量较小或数据不符合正态分布的情况。它是比较两个独立样本差异的一种常用方法。
我们可以通过一个简单的例子来演示如何进行秩和检验,即曼-惠特尼U检验。假设我们有两组人员,一组接受了某种训练,另一组没有接受训练,我们要检验这两组人在某项技能上是否存在显著差异。
示例数据组A(受过训练):18,20,22,20,2518, 20, 22, 20, 25 18,20,22,20,25
组B(未受训练):15,17,19,16,1815, 17, 19, 16, 18 15,17,19,16,18
步骤1:合并与排序首先将两组数据合并,并进行排序(同时保留原始组别标签):
原始数据组别15B16B17B18A18B19B20A20A22A25A步骤2:分配秩次接着给每个数据分配一个秩次。如果存在相同的数值(如18出现两次),则将这些数值的秩次取平均:
原始数据组别秩次15B116B217B318A4.518B4.519B620A7.520A7.522A925A10步骤3:计算秩和秩和A WAW_AWA:4.5+7.5+7.5+9+10=38.54.5 + 7.5 + 7.5 + 9 + 10 = 38.54.5+7.5+7.5+9+10=38.5秩和B WBW_BWB:1+2+3+4.5+6=16.51 + 2 + 3 + 4.5 + 6 = 16.51+2+3+4.5+6=16.5步骤4:使用统计量和显著性检验使用秩和计算曼-惠特尼U统计量。公式为:
U=n1×n2+n1(n1+1)2−WA U = n_1 \times n_2 + \frac{n_1(n_1+1)}{2} - W_A U=n1×n2+2n1(n1+1)−WA
其中,n1n_1n1 和 n2n_2n2 分别是两个样本的大小(这里都是5)。
U=5×5+5×62−38.5=25+15−38.5=1.5 U = 5 \times 5 + \frac{5 \times 6}{2} - 38.5 = 25 + 15 - 38.5 = 1.5 U=5×5+25×6−38.5=25+15−38.5=1.5
我们需要查表或计算P值来决定是否拒绝原假设。一般情况下,如果U值小于临界U值,或者P值小于显著性水平(通常是0.05),则拒绝原假设,认为两组存在显著差异。
以上步骤给出了两组数据进行秩和检验的完整计算过程。如果需要进一步计算P值或其他统计细节,可以使用统计软件或编程工具进行。