02 多元線性回歸

多元線性回歸是在簡(jiǎn)單線性回歸的基礎(chǔ)上，增加更多的自變量。

二元線性回歸是最簡(jiǎn)單的多元線性回歸。

其中一元回歸擬合的是一條回歸線，那么二元回歸擬合的便是一個(gè)回歸平面。

在多元線性回歸中，要求自變量與因變量之間要有線性關(guān)系，且自變量之間的相關(guān)系數(shù)要盡可能的低。

回歸方程中與因變量線性相關(guān)的自變量越多，回歸的解釋力度就越強(qiáng)。

若方程中非線性相關(guān)的自變量越多，那么模型解釋力度就越弱。

可以使用調(diào)整后的R？（與觀測(cè)個(gè)數(shù)及模型自變量個(gè)數(shù)有關(guān)）來(lái)評(píng)價(jià)回歸的優(yōu)劣程度，即評(píng)價(jià)模型的解釋力度。

下面還是以書中的案例，實(shí)現(xiàn)一個(gè)多元線性回歸。

分析客戶年齡、年收入、小區(qū)房屋均價(jià)、當(dāng)?shù)厝司�收�?/strong>與信用卡月均支出的關(guān)系。

＃ 使用多元線性回歸建立模型

lm＿m ＝ ols（＇avg＿exp ～ Age ＋ Income ＋ dist＿h(yuǎn)ome＿val ＋ dist＿avg＿income＇， data＝exp）．fit（）

print（lm＿m．summary（））

多元線性回歸模型信息如下。

輸出R為0．542，調(diào)整R？為0．513。

方程顯著性（回歸系數(shù)不全為0）的檢驗(yàn)P值為1．82e－10，接近于0，說(shuō)明回歸方程是有意義的。

客戶年齡、小區(qū)房屋均價(jià)的回歸系數(shù)都不顯著。

年收入、當(dāng)?shù)厝司�收�?/strong>的回歸系數(shù)顯著。

多元線性回歸可以根據(jù)向前法、向后法、逐步法來(lái)對(duì)自變量進(jìn)行篩選。

向前法就是不斷加入變量去構(gòu)建回歸方程，向后法則是不斷去除變量去構(gòu)建回歸方程，逐步法是兩者的結(jié)合，又加入又刪除的。

三種方法都是基于AIC準(zhǔn)則（最小信息準(zhǔn)則），其中AIC值越小說(shuō)明模型效果越好，越簡(jiǎn)潔。

使用AIC準(zhǔn)則能夠避免變量的增加成為殘差平方和減小的主要原因情況的發(fā)生，防止模型復(fù)雜度的增加。

本次采用向前回歸法，不斷加入變量，得到加入后變量的AIC值，最后找到解釋力度最大的變量。

＃ 向前回歸法

def forward＿select（data， response）：

＂＂＂data是包含自變量及因變量的數(shù)據(jù)，response是因變量＂＂＂

＃ 獲取自變量列表

remaining ＝ set（data．columns）

remaining．remove（response）

selected ＝ ［］

＃ 定義數(shù)據(jù)類型（正無(wú)窮）

current＿score， best＿new＿score ＝ float（＇inf＇）， float（＇inf＇）

＃ 自變量列表含有自變量時(shí)

while remaining：

aic＿with＿candidates ＝ ［］

＃ 對(duì)自變量列表進(jìn)行循環(huán)
       for candidates in remaining：

＃ 構(gòu)建表達(dá)式，自變量會(huì)不斷增加

formula ＝ ＂｛｝ ～ ｛｝＂．format（response， ＇ ＋ ＇．join（selected ＋ ［candidates］））

＃ 生成自變量的AIC解釋力度

aic ＝ ols（formula＝formula， data＝data）．fit（）．a(chǎn)ic

＃ 得到自變量的AIC解釋力度列表

aic＿with＿candidates．a(chǎn)ppend（（aic， candidates））
       ＃ 對(duì)解釋力度列表從大到小排序
       aic＿with＿candidates．sort（reverse＝True）

＃ 得到解釋力度最大值（AIC值最�。┘白宰兞�

best＿new＿score， best＿candidate ＝ aic＿with＿candidates．pop（）

＃ 1．正無(wú)窮大大于解釋力度最大值 2．上一期實(shí)驗(yàn)的AIC值需大于下一期的AIC實(shí)驗(yàn)值，即添加變量越多，AIC值應(yīng)該越小，模型效果越好

if current＿score ＞ best＿new＿score：

＃ 移除影響最大的自變量

remaining．remove（best＿candidate）

＃ 添加影響較大的自變量

selected．a(chǎn)ppend（best＿candidate）

＃ 賦值本次實(shí)驗(yàn)的AIC值

current＿score ＝ best＿new＿score

print（＇aic is ｛｝，continue�。В甪ormat（current＿score））

else：

print（＇forward selection over�。В�

break

＃ 采用影響較大的自變量列表，對(duì)數(shù)據(jù)做線性回歸

formula ＝ ＂｛｝ ～ ｛｝＂．format（response， ＇ ＋ ＇．join（selected））

print（＇final formula is ｛｝＇．format（formula））

model ＝ ols（formula＝formula， data＝data）．fit（）

return model

＃ 采用向前回歸法篩選變量，利用篩選的變量構(gòu)建回歸模型

data＿for＿select ＝ exp［［＇avg＿exp＇， ＇Income＇， ＇Age＇， ＇dist＿h(yuǎn)ome＿val＇， ＇dist＿avg＿income＇］］

lm＿m ＝ forward＿select（data＝data＿for＿select， response＝＇avg＿exp＇）

print（lm＿m．rsquared）

輸出結(jié)果。

發(fā)現(xiàn)客戶年齡（Age）被篩除了，最終得到線性回歸模型。

／ 03 ／ 總結(jié)

這里只是構(gòu)建了一下線性回歸模型而已，只能說(shuō)湊合著用。

后面還將對(duì)模型進(jìn)行診斷，使得模型更具有參考價(jià)值。

未完待續(xù)．．．