判别分析

数据分析知识：数据分析中的判别分析方法判别分析（Discriminant Analysis）是一种经典的统计分析方法，常用于解决分类问题。

通过对已知分类的数据进行学习，再对未知数据进行分类。

判别分析方法的主要目标是确定一个或多个变量的线性组合，这个线性组合在不同类别中能够最大化差异，最小化类内差异。

这篇文章将介绍判别分析的基本概念、方法和应用，并对判别分析和其他分类方法进行比较。

一、判别分析的基本概念1.1判别分析的基本思想判别分析的基本思想是找到一个或多个线性组合，使得不同类别之间的差异最大化，同一类别内的差异最小化。

这个线性组合可以被用来将数据投影到一个低维空间，从而实现分类。

比如，对于二分类问题，找到一条直线将两类数据分开。

1.2判别分析的应用场景判别分析广泛应用于生物医学、社会科学、市场营销等领域。

比如，利用判别分析对患者进行分类，预测其疾病的风险；对消费者进行分类，预测其购买行为等。

1.3判别分析的假设判别分析方法通常有一些假设，比如多元正态性、同方差性和无相关性等。

如果这些假设不成立，可能会影响判别分析的结果。

二、判别分析的方法2.1线性判别分析（LDA）线性判别分析是判别分析中最常用的方法之一。

它通过找到一个或多个线性组合，使得不同类别之间的差异最大化，同一类别内的差异最小化。

在实际应用中，常常利用LDA来降维，然后使用简单的分类器进行分类。

2.2二次判别分析（QDA）二次判别分析是判别分析的一种扩展，它允许类别内的协方差不相等。

相比于LDA，QDA的分类边界更加灵活，但是通常需要更多的参数。

2.3特征抽取判别分析通常需要找到一个或多个变量的线性组合，这些变量通常被称为特征。

特征抽取是判别分析的一个重要步骤，它可以通过一些算法比如主成分分析（PCA）来实现。

特征抽取的目标是尽可能多地保留原始数据的信息，在降低维度的同时尽可能减少信息损失。

三、判别分析的应用3.1医学领域在医学领域，判别分析被广泛应用于疾病诊断、治疗方案选择等方面。

判别分析(discriminant analysis)什么是判别分析判别分析产生于20世纪30年代，是利用已知类别的样本建立判别模型，为未知类别的样本判别的一种统计方法。

近年来，判别分析在自然科学、社会学及经济管理学科中都有广泛的应用。

判别分析的特点是根据已掌握的、历史上每个类别的若干样本的数据信息，总结出客观事物分类的规律性，建立判别公式和判别准则。

当遇到新的样本点时，只要根据总结出来的判别公式和判别准则，就能判别该样本点所属的类别。

判别分析按照判别的组数来区分，可以分为两组判别分析和多组判别分析。

判别分析的方法判别分析(Discriminatory Analysis)的任务是根据已掌握的１批分类明确的样品，建立较好的判别函数，使产生错判的事例最少，进而对给定的1个新样品，判断它来自哪个总体。

根据资料的性质，分为定性资料的判别分析和定量资料的判别分析；采用不同的判别准则，又有费歇、贝叶斯、距离等判别方法。

费歇（FISHER）判别思想是投影，使多维问题简化为一维问题来处理。

选择一个适当的投影轴,使所有的样品点都投影到这个轴上得到一个投影值。

对这个投影轴的方向的要求是：使每一类内的投影值所形成的类内离差尽可能小，而不同类间的投影值所形成的类间离差尽可能大。

贝叶斯（BAYES）判别思想是根据先验概率求出后验概率，并依据后验概率分布作出统计推断。

所谓先验概率,就是用概率来描述人们事先对所研究的对象的认识的程度；所谓后验概率，就是根据具体资料、先验概率、特定的判别规则所计算出来的概率。

它是对先验概率修正后的结果。

距离判别思想是根据各样品与各母体之间的距离远近作出判别。

即根据资料建立关于各母体的距离判别函数式，将各样品数据逐一代入计算，得出各样品与各母体之间的距离值，判样品属于距离值最小的那个母体。

例：世界经济统计研究(1995年)人文指数反映国家综合水平人文发展指数是联合国开发计划署于1990年5月发表的第一份《人类发展报告》中公布的。

统计学中的判别分析判别分析是统计学中一种常见的分析方法，旨在通过将样本数据归类到一个或多个已知的类别中，来识别和描述不同类别之间的差异。

它在很多领域中都有广泛的应用，例如医学、市场调研、金融等。

本文将介绍判别分析的基本原理、常见的判别分析方法以及其在实际应用中的一些例子。

一、判别分析的原理判别分析的目标是构建一个判别函数，通过输入变量的值来判别或预测样本所属的类别。

它的核心思想是通过最大化类别间的差异和最小化类别内部的差异，来建立一个有效的分类模型。

判别分析的基本原理可以用以下步骤来描述：1. 收集样本数据，包括已知类别的样本和它们的属性值。

2. 对每个样本计算各个属性的平均值和方差。

3. 计算类别内部散布矩阵和类别间散布矩阵。

4. 根据散布矩阵计算特征值和特征向量。

5. 选择最具判别能力的特征值和特征向量作为判别函数的基础。

二、判别分析的方法判别分析有多种方法可以选择，常见的包括线性判别分析（Linear Discriminant Analysis，简称LDA）和二次判别分析（Quadratic Discriminant Analysis，简称QDA）。

1. 线性判别分析（LDA）线性判别分析假设每个类别的样本数据满足多元正态分布，并且各个类别的协方差矩阵相等。

它通过计算最佳投影方向，将多维属性值降低到一维或两维来实现分类。

LDA在分类问题中被广泛应用，并且在特征选择和降维方面也有一定的效果。

2. 二次判别分析（QDA）二次判别分析不同于LDA，它允许每个类别具有不同的协方差矩阵。

QDA通常适用于样本数据的协方差矩阵不相等或不满足多元正态分布的情况。

与LDA相比，QDA在处理非线性问题时可能更有优势。

三、判别分析的应用实例判别分析在多个领域中都有广泛的应用，下面列举了一些实际的例子。

1. 医学领域在医学中，判别分析可以帮助诊断疾病或判断病情。

例如，可以利用病人的临床数据（如血压、血糖等指标）进行判别分析，来预测是否患有某种疾病，或者判断疾病的严重程度。

统计学中的判别分析方法统计学是一门研究数据收集、分析和解释的学科，可以帮助我们更好地理解和利用数据。

判别分析是统计学中一种重要的方法，它可以用于解决分类问题和区分不同的群组。

本文将介绍判别分析的基本概念、应用场景以及常见的判别分析方法。

一、判别分析的基本概念判别分析（Discriminant Analysis）是一种用于确定某个变量（被称为判别变量）对于将不同个体或样本分组的有效性的方法。

在判别分析中，我们希望通过已有的数据集，找到一种线性或非线性的方式将不同类别的样本区分开来。

判别分析通常用于以下几个方面：1. 分类问题：当我们面对一个具有多个类别的问题时，判别分析可以帮助我们将样本分到不同的类别中。

2. 数据降维：判别分析可以将高维度的数据降低到较低维度，从而使数据更加易于理解和处理。

3. 特征选择：通过判别分析，我们可以确定哪些特征（自变量）对于区分不同类别的样本最具有判别性。

二、判别分析的应用场景判别分析在实际生活和各个领域中都有广泛的应用，下面列举几个常见的应用场景。

1. 医学诊断：判别分析可以通过分析病人的生理指标（如血压、心率等）来帮助确定病人是否患有某种疾病。

2. 金融风险评估：通过判别分析，可以将客户分为高风险和低风险群体，从而帮助金融机构评估和管理风险。

3. 文本分类：在自然语言处理领域，判别分析可以通过分析文本的特征来将文本分为不同类别，如情感分类、垃圾邮件分类等。

4. 面部识别：判别分析可以通过分析不同人脸特征的差异性来进行人脸识别，应用广泛于安防领域和人工智能领域。

三、常见的判别分析方法在统计学中，有多种判别分析方法可供选择，下面介绍两种常见的方法。

1. 线性判别分析（Linear Discriminant Analysis，简称LDA）：线性判别分析是一种常见且广泛使用的判别分析方法。

它通过将样本投影到低维空间来最大化类间的离散度，并最小化类内的离散度。

LDA假设不同类别的样本具有相同的协方差矩阵。

判别分析是在分类确定的条件下，根据某一研究对象的各种特征值判别其类型归属问题的一种多元统计分析方法。

这个分类是根据经验和专业得出的，是已知的。

判别分析的目的十分明确：已知事物有n种类型，当得到一个新的样品数据，根据判别函数最终得出该样本归属于哪一类，因此建立最佳判别函数和判别规则就是判别分析的主要工作。

判别分析的因变量是分类变量，也就是已知的分类，自变量就是研究对象的各种特征，可以是任何尺度的变量(分类变量需要设为哑变量)。

根据判别中的组数，可以分为两组判别分析和多组判别分析；根据判别函数的形式，可以分为线性判别和非线性判别；根据判别式处理变量的方法不同，可以分为逐步判别、序贯判别等；根据判别准则不同，可以分为距离判别、Fisher判别、Bayes判别法等。

一、判别分析的基本原理设有k个总体G1，G2，G3...Gk，希望建立一个准则，使得对给定的任意一个样品x，通过这个准则就能判断它来自哪个总体，这个准则在某种意义下是最优的，如错判率最小或错判损失最小等。

判别分析的基本模型就是判别函数，判别函数的一般形式为Y为判别值X为自变量，也就是反映对象特征的变量a为变量系数，也就是判别系数，不同的判别方法会计算出不同的判别系数二、判别分析的基本步骤1.确定研究问题2.检查适用条件3.选择判别方法，建立判别模型4.验证判别模型5.应用判别模型三、判别分析的假设条件1.确定的分类至少是两个或两个以上2.各总体间存在显著差异，如各总体不存在显著差异则无法判别或误判几率很大。

2.变量间相互独立，不存在多重共线性3.各组变量的方差齐性，协方差矩阵相等4.自变量服从多元正态分布以上条件很难满足，但是判别分析比较稳健，轻度违反对结果并无太大影响。

三、常用判别分析方法1.距离判别属于最简单的判别方法，适用于自变量均为连续变量的情况，基本思想是：首先根据已知分类数据分别计算各类的质心(各类的均值)，判断的准则是对任意一个未知样品，如果它与某个质心距离最近，则认为它来自这个质心代表的分类。

判别分析判别分析是一种统计学方法，用于区分并分析不同组别之间的差异性。

它被广泛应用于各个领域，如医学、社会科学、运营管理等，以提供有关数据背后潜在关系的洞察。

判别分析的主要目标是通过输入变量对观测结果进行分类。

输入变量也被称为预测变量或自变量，而观测结果则被称为响应变量或因变量。

判别分析试图确定一组输入变量，这些变量在不同组别之间具有最大的差异性，并能够最好地将观测结果分类。

判别分析的基本原理是将观测结果（例如两个或多个不同的组别）映射到一个或多个输入变量的函数空间。

这个函数空间可以是线性的，也可以是非线性的。

通过对函数空间进行合理的选择和优化，判别分析能够实现对不同组别之间差异性的最大化。

判别分析的常见方法包括线性判别分析（LDA）、二元判别分析（BDA）和多元判别分析（MDA）。

线性判别分析试图找到一个线性函数，将不同组别之间的距离最大化，并将观测结果正确地分类。

而二元判别分析和多元判别分析则扩展了线性判别分析的范围，使其适用于更复杂的多类别问题。

判别分析在实践中有许多应用。

例如，在医学领域，判别分析可以用于将患者分为不同的疾病组别，以便更好地进行诊断和治疗。

在社会科学领域，判别分析可以帮助研究人员了解不同人群之间的差异，并对这些差异进行解释。

在运营管理领域，判别分析可以用于预测客户行为、市场细分等。

判别分析有其局限性和假设前提。

例如，判别分析假设输入变量是独立分布的，并且对方差具有相同的协方差矩阵。

此外，判别分析对异常值敏感，对于噪声和离群值的处理需要额外的注意。

总之，判别分析是一种强大的统计学方法，可用于识别和解释不同组别之间的差异性。

它在科学研究、医学诊断、市场调研等领域具有广泛的应用前景。

虽然判别分析有其限制和假设前提，但通过合理的数据处理和解释，可以充分利用判别分析的优势，提供有关数据背后潜在关系的深刻洞察。

第19章判别分析判别分析是一种多变量统计分析方法，用于确定两个或多个已知类别的样本在一组变量上的差异程度，从而将未知样本分到合适的类别。

在实际应用中，判别分析具有广泛的应用场景，如医学诊断、金融风险评估、图像识别等领域。

判别分析的目标是确定一个判别函数，该函数可以将样本正确地分类到已知的类别中。

判别分析主要通过以下几个步骤来实现：1.数据准备：首先需要收集并准备训练样本，这些样本包括已知类别的观测值和相关变量的测量值。

2.变量选择：在判别分析中，需要选择与类别之间具有显著差异的变量。

常用的方法包括t检验和方差分析等。

3.建立判别函数模型：判别函数模型是用来将样本正确分类的函数。

常见的判别函数模型包括线性判别函数、二次判别函数、多项式判别函数等。

4.模型评估和选择：需要对模型进行评估和选择，以确保模型的稳定性和准确性。

常见的评估指标包括准确率、召回率、精确率等。

5.判别函数应用：通过判别函数，可以将未知样本分类到合适的类别中，从而实现对未知观测值的预测。

判别分析有几个重要的假设前提：首先，假设样本来自正态分布；其次，假设各个类别的协方差矩阵相等；最后，假设各个类别的先验概率相等。

判别分析的优点在于可以通过变量选择来减少数据的维度，提高判别函数的准确性；同时，判别分析对异常值的鲁棒性较好，不会对判别结果产生较大影响。

然而，判别分析也存在一些限制，如对数据分布的假设较为严格，对样本大小要求较高。

在实际应用中，判别分析可以用于多个领域。

例如，在医学诊断中，可以利用判别分析将病人分为患病和健康两类，从而提供更准确的诊断结果；在金融风险评估中，可以通过判别分析将客户分为高风险和低风险，以便制定相应的风险管理策略；在图像识别中，可以利用判别分析将图像分为不同类别，实现图像的自动分类和识别。

总而言之，判别分析是一种多变量统计分析方法，通过确定样本在一组变量上的差异程度来实现对未知样本的分类。

在实际应用中，判别分析具有广泛的应用场景，可以用于医学诊断、金融风险评估、图像识别等领域。

判别分析一、理论部分（一）判别分析概述判别分析产生于20世纪30年代，是利用已知类别的样本建立判别模型，为未知类别的样本判别的一种统计方法。

近年来，判别分析在自然科学、社会学及经济管理学科中都有广泛的应用。

1.什么是判别分析所谓的判别分析是根据观测到的某些指标对所研究的对象进行分类的一种多元统计分析方法。

判别分析在主要目的是识别一个个体所属类别的情况下有着广泛的应用。

潜在的应用包括预测产品的成功或失败，决定学生是否别录取，按职业兴趣对学生分组，确定某人信用风险的种类，预测一个公司是否成功。

这些都可以通过判别分析来实现。

2.判别分析的特点判别分析的特点是根据已掌握的、历史上每个类别的若干样本的数据信息，总结出客观事物分类的规律性，建立判别公式和判别准则。

当遇到新的样本点时，只要根据总结出来的判别公式和判别准则，就能判别该样本点所属的类别。

3.判别分析用用的领域判别分析的应用领域非常广泛，例如：（1）用户和非用户；（2）经常购买者和非经常购买者；（3）新用户、流失用户和忠实用户；（4）忠诚用户和非忠诚用户；（5）新产品早期使用者和后期使用者；（6）消费者心目中喜欢的品牌和不喜欢的品牌；（7）消费者对我们的品牌和竞争品牌的不同属性偏好；（8）偏好图；（9）市场细分；（10）新产品开发等；4.判别分析与聚类分析的比较判别分析和聚类分析是不同的，很多人不知道两者的区别，为更好阐明两者的区别在此做出比较：聚类分析指将物理或抽象对象的集合分组为由类似的对象组成的多个类的分析过程。

（1）基本思想不同聚类分析的基本思想。

我们所研究的样品或指标( 变量) 之间存在程度不同的相似性( 亲疏关系) , 于是根据一批样品的多个观测指标, 具体找出一些能够度量样品或指标之间相似程度的统计量, 以这些统计量作为划分类型的依据。

把一些相似程度较大的样品( 或指标) 聚合为一类, 把另外一些相似程度较大的样品( 或指标) 又聚合为另一类; 关系密切的聚合到一个小的分类单位, 关系疏远的聚合到一个大的分类单位, 直到把所有的样品(或指标)聚合完毕。

判别分析四种方法判别分析(Discriminant Analysis)是一种用于分类问题的统计方法, 它通过分析已知分类的样本数据，构造出一个判别函数，然后将未知类别的样本数据带入判别函数进行分类。

判别分析可以用于研究变量之间的关系以及确定分类模型等方面。

在判别分析中，有四种主要的方法，包括线性判别分析(Linear Discriminant Analysis, LDA)、二次判别分析(Quadratic Discriminant Analysis, QDA)、多重判别分析(Multiple Discriminant Analysis, MDA)和正则化判别分析(Regularized Discriminant Analysis, RDA)。

1.线性判别分析(LDA):线性判别分析是最常用的判别分析方法之一、它假设每个类别的样本数据都服从多元正态分布，并且各个类别具有相同的协方差矩阵。

基于这些假设，LDA通过计算类别间离散度矩阵(Sb)和类别内离散度矩阵(Sw)，然后求解广义瑞利商的最大化问题，得到最佳的线性判别函数。

线性判别分析适用于样本类别数量较少或样本维度较高的情况。

2.二次判别分析(QDA):二次判别分析是基于类别的样本数据服从多元正态分布的假设构建的。

与LDA不同的是，QDA没有假设各个类别具有相同的协方差矩阵。

相反，QDA为每个类别计算一个特定的协方差矩阵，并将其带入到判别函数中进行分类。

由于QDA考虑了类内协方差矩阵的差异，因此在一些情况下可以提供比LDA更好的分类效果。

3.多重判别分析(MDA):4.正则化判别分析(RDA):正则化判别分析是近年来提出的一种改进的判别分析方法。

与LDA和QDA不同的是，RDA通过添加正则化项来解决维度灾难问题，以及对输入数据中的噪声进行抑制，从而提高分类的准确性。

正则化项的引入使得RDA可以在高维数据集上进行有效的特征选择，并获得更鲁棒的判别结果。

第六章 判别分析§6.1 什么是判别分析判别分析是判别样品所属类型的一种统计方法，其应用之广可与回归分析媲美。

在生产、科研和日常生活中经常需要根据观测到的数据资料,对所研究的对象进行分类.例如在经济学中，根据人均国民收入、人均工农业产值、人均消费水平等多种指标来判定一个国家的经济发展程度所属类型；在市场预测中，根据以往调查所得的种种指标，判别下季度产品是畅销、平常或滞销;在地质勘探中，根据岩石标本的多种特性来判别地层的地质年代，由采样分析出的多种成份来判别此地是有矿或无矿，是铜矿或铁矿等；在油田开发中,根据钻井的电测或化验数据，判别是否遇到油层、水层、干层或油水混合层;在农林害虫预报中，根据以往的虫情、多种气象因子来判别一个月后的虫情是大发生、中发生或正常； 在体育运动中，判别某游泳运动员的“苗子”是适合练蛙泳、仰泳、还是自由泳等；在医疗诊断中，根据某人多种体验指标（如体温、血压、白血球等）来判别此人是有病还是无病.总之，在实际问题中需要判别的问题几乎到处可见。

判别分析与聚类分析不同。

判别分析是在已知研究对象分成若干类型(或组别)并已取得各种类型的一批已知样品的观测数据，在此基础上根据某些准则建立判别式,然后对未知类型的样品进行判别分类.对于聚类分析来说，一批给定样品要划分的类型事先并不知道，正需要通过聚类分析来给以确定类型的。

正因为如此,判别分析和聚类分析往往联合起来使用，例如判别分析是要求先知道各类总体情况才能判断新样品的归类,当总体分类不清楚时,可先用聚类分析对原来的一批样品进行分类，然后再用判别分析建立判别式以对新样品进行判别。

判别分析内容很丰富，方法很多.判别分析按判别的组数来区分，有两组判别分析和多组判别分析；按区分不同总体的所用的数学模型来分，有线性判别和非线性判别；按判别时所处理的变量方法不同，有逐步判别和序贯判别等。

判别分析可以从不同角度提出的问题，因此有不同的判别准则，如马氏距离最小准则、Fisher 准则、平均损失最小准则、最小平方准则、最大似然准则、最大概率准则等等，按判别准则的不同又提出多种判别方法。

判别分析判别分析就是根据所研究的个体的观测指标来推断该个体所属类型的一种统计方法。

它的统计模型的语言描述就是：设有k 个总体k G G G ,,,21 ，希望建立一个准则，对任意给定的一个样本x ，依据这个准则就能判断它是来自哪个总体。

依据研究问题的角度和方法分类，现有的判别分析的方法有距离判别，Fisher 判别和Bayes 判别。

§1 距离判别一、两总体情况设有两个总体 21,G G 和一个p 维样品x .我们以x 距离这两个总体中心的远近来判断其归属。

设21,G G 的协差阵分别为21,∑∑，选用马氏距离，则x 距21,G G 的距离分别为)()(),(111112μμ-∑'-=-x x G x d)()(),(212222μμ-∑'-=-x x G x d . 于是判别准则即可叙述为⎩⎨⎧>∈≤∈),(),(,),(),(,2212222121G x d G x d G x G x d G x d G x 若若当∑=∑=∑21时，)(2)()2/)((2)()()()(),(),(211212121112212x W x x x x x G x d G x d -=-∑'+--=-∑'---∑'-=----μμμμμμμμ判别准则可叙述为⎩⎨⎧<∈≥∈0)(,0)(,21x W G x x W G x 若若易见，)(x W 是x 的线性函数。

这就使得判别过程比较简单。

几点说明：1、 按以上准则（最小距离准则）进行判别分析可能会产生误判。

2、 当两个总体的均值十分接近时，无论用什么办法，误判概率都较大，这时判别是无意义的。

所以在判别之前应对两总体的均值进行显著性检验。

3、 由于落在μ附近的点误判概率比较大，有时可划出一个待判区域，如取)](51),(51[],[2121μμμμμμ-+--=d c作为待判区域。

4、 上述判别准则并未涉及具体的分布类型，只要二阶矩存在就行。