京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
R语言处理缺失数据的高级方法
主要用到VIM和mice包
install.packages(c("VIM","mice"))
1.处理缺失值的步骤
步骤:
(1)识别缺失数据;
(2)检查导致数据缺失的原因;
(3)删除包含缺失值的实例或用合理的数值代替(插补)缺失值
缺失值数据的分类:
(1)完全随机缺失:若某变量的缺失数据与其他任何观测或未观测变量都不相关,则数据为完全随机缺失(MCAR)。
(2)随机缺失:若某变量上的缺失数据与其他观测变量相关,与它自己的未观测值不相关,则数据为随机缺失(MAR)。
(3)非随机缺失:若缺失数据不属于MCAR或MAR,则数据为非随机缺失(NIMAR)。
2.识别缺失值
NA:代表缺失值;
NaN:代表不可能的值;
Inf:代表正无穷;
-Inf:代表负无穷。
is.na():识别缺失值;
is.nan():识别不可能值;
is.infinite():无穷值。
is.na()、is.nan()和is.infinte()函数的返回值示例
xis.na(x)is.nan(x)is.infinite(x)
x<-NATRUEFALSEFALSE
x<-0/0TRUETRUEFALSE
x<-1/0FALSEFALSETRUE
complete.cases()可用来识别矩阵或数据框中没有缺失值的行,若每行都包含完整的实例,则返回TRUE的逻辑向量,若每行有一个或多个缺失值,则返回FALSE;
3.探索缺失值模式
(1)列表显示缺失值
mice包中的md.pattern()函数可以生成一个以矩阵或数据框形式展示缺失值模式的表格
library(mice)
data(sleep,package="VIM")
md.pattern(sleep)
(2)图形探究缺失数据
VIM包中提供大量能可视化数据集中缺失值模式的函数:aggr()、matrixplot()、scattMiss()
library("VIM")
aggr(sleep,prop=FALSE,numbers=TRUE)
library("VIM")
aggr(sleep,prop=TRUE,numbers=TRUE)#用比例代替了计数
matrixplot()函数可生成展示每个实例数据的图形
matrixplot(sleep)
浅色表示值小,深色表示值大;默认缺失值为红色。
marginplot()函数可生成一幅散点图,在图形边界展示两个变量的缺失值信息。
library("VIM")
marginplot(sleep[c("Gest","Dream")],pch=c(20),col=c("darkgray","red","blue"))
(3)用相关性探索缺失值
影子矩阵:指示变量替代数据集中的数据(1表示缺失,0表示存在),这样生成的矩阵有时称作影子矩阵。
求这些指示变量间和它们与初始(可观测)变量间的相关性,有且于观察哪些变量常一起缺失,以及分析变量“缺失”与其他变量间的关系。
head(sleep)
str(sleep)
x<-as.data.frame(abs(is.na(sleep)))
head(sleep,n=5)
head(x,n=5)
y<-x[which(sd(x)>0)]
cor(y)
cor(sleep,y,use="pairwise.complete.obs")
4.理解缺失值数据的来由和影响
识别缺失数据的数目、分布和模式有两个目的:
(1)分析生成缺失数据的潜在机制;
(2)评价缺失数据对回答实质性问题的影响。
即:
(1)缺失数据的比例有多大?
(2)缺失数据是否集中在少数几个变量上,抑或广泛存在?
(3)缺失是随机产生的吗?
(4)缺失数据间的相关性或与可观测数据间的相关性,是否可以表明产生缺失值的机制呢?
若缺失数据集中在几个相对不太重要的变量上,则可以删除这些变量,然后再进行正常的数据分析;
若有一小部分数据随机分布在整个数据集中(MCAR),则可以分析数据完整的实例,这样仍可得到可靠有效的结果;
若以假定数据是MCAR或MAR,则可以应用多重插补法来获得有铲的结论。
若数据是NMAR,则需要借助专门的方法,收集新数据,或加入一个相对更容易、更有收益的行业。
5.理性处理不完整数据
6.完整实例分析(行删除)
函数complete.cases()、na.omit()可用来存储没有缺失值的数据框或矩阵形式的实例(行):
newdata<-mydata[complete.cases(mydata),]
newdata<-na.omit(mydata)
options(digits=1)
cor(na.omit(sleep))
cor(sleep,use="complete.obs")
fit<-lm(Dream~Span+Gest,data=na.omit(sleep))
summary(fit)
7.多重插补
多重插补(MI)是一种基于重复模拟的处理缺失值的方法。
MI从一个包含缺失值的数据集中生成一组完整的数据集。每个模拟数据集中,缺失数据将使用蒙特卡洛方法来填补。
此时,标准的统计方法便可应用到每个模拟的数据集上,通过组合输出结果给出估计的结果,以及引入缺失值时的置信敬意。
可用到的包Amelia、mice和mi包
mice()函数首先从一个包含缺失数据的数据框开始,然后返回一个包含多个完整数据集的对象。每个完整数据集都是通过对原始数据框中的缺失数据进行插而生成的。
with()函数可依次对每个完整数据集应用统计模型
pool()函数将这些单独的分析结果整合为一组结果。
最终模型的标准误和p值都将准确地反映出由于缺失值和多重插补而产生的不确定性。
基于mice包的分析通常符合以下分析过程:
library(mice)
imp<-mice(mydata,m)
fit<-with(imp,analysis)
pooled<-pool(fit)
summary(pooled)
mydata是一个饮食缺失值的矩阵或数据框;imp是一个包含m个插补数据集的列表对象,同时还含有完成插补过程的信息,默认的m=5analysis是一个表达式对象,用来设定应用于m个插补的统计分析方法。方法包括做线回归模型的lm()函数、做广义线性模型的glm()函数、做广义可加模型的gam()、及做负二项模型的nbrm()函数。fit是一个包含m个单独统计分析结果的列表对象;pooled是一个包含这m个统计分析平均结果的列表对象。</pre><pre name="code" class="plain">library(mice)
data(sleep,package="VIM")
imp<-mice(sleep,seed=1234)
fit<-with(imp,lm(Dream~Span+Gest))
pooled<-pool(fit)
summary(pooled)
impimp$imp$Dream
利用complete()函数可观察m个插补数据集中的任意一个,格式为:complete(imp,action=#)
eg:
dataset3<-complete(imp,action=3)
dataset3
8.处理缺失值的其他方法
(1)成对删除
处理含缺失值的数据集时,成对删除常作为行删除的备选方法使用。对于成对删除,观测只是当它含缺失数据的变量涉及某个特定分析时才会被删除。
cor(sleep,use="pairwise.complete.obs")
虽然成对删除似乎利用了所有可用数据,但实际上每次计算只用了不同的数据集,这将会导致一些扭曲,故建议不要使用该方法。
(2)简单(非随机)插补
简单插补,即用某个值(如均值、中位数或众数)来替换变量中的缺失值。注意,替换是非随机的,这意味着不会引入随机误差(与多重衬托不同)。
简单插补的一个优点是,解决“缺失值问题”时不会减少分析过程中可用的样本量。虽然 简单插补用法简单,但对于非MCAR的数据会产生有偏的结果。若缺失数据的数目非常大,那么简单插补很可能会低估标准差、曲解变量间的相关性,并会生成不正确的统计检验的p值。应尽量避免使用该方法。
常用方法:Sweave和odfWeave。
Sweave包可将R代码及输出嵌入到LaTeX文档中,从而得到 PDF、PostScript和DVI格式的高质量排版报告。
odfWeave包可将R代码及输出嵌入到ODF(Open Documents Format)的文档中。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
长短期记忆网络(LSTM)作为循环神经网络(RNN)的重要改进模型,凭借其独特的门控机制(遗忘门、输入门、输出门),有效解决了 ...
2026-04-08在数据分析全流程中,数据质量是决定分析结论可靠性的核心前提,而异常值作为数据集中的“异类”,往往会干扰统计检验、模型训练 ...
2026-04-08在数字经济飞速发展的今天,数据已渗透到各行各业的核心场景,成为解读趋势、优化决策、创造价值的核心载体。而数据分析,作为挖 ...
2026-04-08在数据分析全流程中,数据处理是基础,图形可视化是核心呈现手段——前者负责将杂乱无章的原始数据转化为干净、规范、可分析的格 ...
2026-04-07在数据分析与统计推断中,p值是衡量假设检验结果显著性的核心指标,其本质是在原假设(通常为“无效应”“无差异”)成立的前提 ...
2026-04-07在数字经济深度渗透的今天,数据已成为企业生存发展的核心资产,企业的竞争本质已转变为数据利用能力的竞争。然而,大量来自生产 ...
2026-04-07Python凭借简洁的语法、丰富的生态库,成为算法开发、数据处理、机器学习等领域的首选语言。但受限于动态类型、解释性执行的特性 ...
2026-04-03在深度学习神经网络中,卷积操作是实现数据特征提取的核心引擎,更是让模型“看懂”数据、“解读”数据的关键所在。不同于传统机 ...
2026-04-03当数字化转型从企业的“战略口号”落地为“生存之战”,越来越多的企业意识到,转型的核心并非技术的堆砌,而是数据价值的深度挖 ...
2026-04-03在日常办公数据分析中,数据透视表凭借高效的汇总、分组功能,成为Excel、WPS等办公软件中最常用的数据分析工具之一。其中,“计 ...
2026-04-02在数字化交互的全场景中,用户的每一次操作都在生成动态的行为轨迹——电商用户的“浏览商品→点击详情→加入购物车”,内容APP ...
2026-04-02在数字化转型深度推进的今天,企业数据已成为驱动业务增长、构建核心竞争力的战略资产,而数据安全则是守护这份资产的“生命线” ...
2026-04-02在数据驱动决策的浪潮中,数据挖掘与数据分析是两个高频出现且极易被混淆的概念。有人将二者等同看待,认为“做数据分析就是做数 ...
2026-04-01在数据驱动决策的时代,企业与从业者每天都会面对海量数据——电商平台的用户行为数据、金融机构的信贷风险数据、快消品牌的营销 ...
2026-04-01在数字化转型的浪潮中,企业数据已从“辅助运营的附属资源”升级为“驱动增长的核心资产”,而一套科学、可落地的企业数据管理方 ...
2026-04-01在数字化时代,每一位用户与产品的交互都会留下可追溯的行为轨迹——电商用户的浏览、加购、下单,APP用户的注册、登录、功能使 ...
2026-03-31在日常数据统计、市场调研、学术分析等场景中,我们常常需要判断两个分类变量之间是否存在关联(如性别与消费偏好、产品类型与满 ...
2026-03-31在CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的职场实战与认证考核中,“可解释性建模”是核心需求之一——企业决策中,不仅需要 ...
2026-03-31多层感知机(MLP,Multilayer Perceptron)作为深度学习中最基础、最经典的神经网络模型,其结构设计直接决定了模型的拟合能力、 ...
2026-03-30在TensorFlow深度学习实战中,数据集的加载与预处理是基础且关键的第一步。手动下载、解压、解析数据集不仅耗时费力,还容易出现 ...
2026-03-30