偏决定系数(Partial Correlation Coefficient)是指在多元线性回归模型中,控制其他自变量的影响后,一个自变量和因变量之间的相关系数。计算偏决定系数的步骤如下:
拟合多元线性回归模型
使用自变量(X, Z)和因变量(Y)的数据拟合一个多元线性回归模型。这个模型可以表示为:
\[
Y = \beta_0 + \beta_1 X + \beta_2 Z + \epsilon
\]
其中,\(\beta_0\) 是截距,\(\beta_1\) 是X对Y的偏回归系数,\(\beta_2\) 是Z对Y的偏回归系数,\(\epsilon\) 是误差项。
计算标准化值
对自变量X和Z进行标准化处理,即将它们减去各自的均值并除以各自的标准差。标准化后的变量记为 \(X'\) 和 \(Z'\)。
计算残差
计算每个自变量的残差,即实际值减去预测值。残差记为 \(R_X\) 和 \(R_Z\)。
计算偏相关系数
偏相关系数 \(r_{XY.Z}\) 可以通过以下公式计算:
\[
r_{XY.Z} = \frac{r_{XY} - r_{XZ} \cdot r_{YZ}}{\sqrt{(1 - r_{XY}^2) \cdot (1 - r_{XZ}^2)}}
\]
其中,\(r_{XY}\) 是X和Y之间的普通相关系数,\(r_{XZ}\) 是X和Z之间的普通相关系数,\(r_{YZ}\) 是Y和Z之间的普通相关系数。
使用Python计算偏相关系数
在Python中,可以使用`pingouin`包中的`partial_corr()`函数来计算偏相关系数。以下是一个示例代码:
```python
import pandas as pd
import pingouin as pg
创建一个示例DataFrame
data = {
'currentGrade': [85, 90, 78, 92, 88, 76, 95, 89, 72, 84],
'studyHours': [100, 120, 90, 130, 110, 80, 140, 125, 95, 105],
'examScore': [88, 95, 82, 98, 90, 80, 99, 92, 85, 91]
}
df = pd.DataFrame(data)
计算偏相关系数,控制currentGrade
partial_corr = pg.partial_corr(data=df, x='studyHours', y='examScore', covar='currentGrade')
print(partial_corr)
```
在这个示例中,我们使用`pingouin`包中的`partial_corr()`函数计算了`studyHours`和`examScore`之间的偏相关系数,同时控制了`currentGrade`的影响。
总结
偏决定系数的计算可以通过拟合多元线性回归模型、计算标准化值、残差以及使用相关系数公式来完成。在Python中,可以使用`pingouin`包中的`partial_corr()`函数来简化这一过程。