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我有三个数据集:

响应 - 5(样本)x 10(因变量)的矩阵

预测变量 - 5(样本)x 2(自变量)的矩阵

test_set - 10(样本)x 10(响应中定义的因变量)的矩阵

response <- matrix(sample.int(15, size = 5*10, replace = TRUE), nrow = 5, ncol = 10)
colnames(response) <- c("1_DV","2_DV","3_DV","4_DV","5_DV","6_DV","7_DV","8_DV","9_DV","10_DV") 
predictors <- matrix(sample.int(15, size = 7*2, replace = TRUE), nrow = 5, ncol = 2)
colnames(predictors) <- c("1_IV","2_IV")
test_set <- matrix(sample.int(15, size = 10*2, replace = TRUE), nrow = 10, ncol = 2)
colnames(test_set) <- c("1_IV","2_IV")

我正在使用定义为响应集和预测集的组合的训练集做一个多元线性模型,我想使用这个模型对测试集进行预测:

training_dataframe <- data.frame(predictors, response)
fit <- lm(response ~ predictors, data = training_dataframe)
predictions <- predict(fit, data.frame(test_set))

然而,预测的结果真的很奇怪:

predictions

首先,矩阵尺寸为 5 x 10,即响应变量中的样本数乘以 DV 的数量。

我对 R 中的这种类型的分析不是很熟练,但我不应该得到一个 10 x 10 矩阵,以便我对我的 test_set 中的每一行都有预测吗?

对此问题的任何帮助将不胜感激,马丁

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您正在进入 R 中支持不佳的部分。您拥有的模型类是“mlm”,即“多线性模型”,它不是标准的“lm”类。当您有一组共同的协变量/预测变量的多个(独立)响应变量时,您就会得到它。虽然lm()功能可以适合这样的模型,但predict“mlm”类的方法很差。如果你看methods(predict),你会看到一个predict.mlm*。通常对于具有“lm”类的线性模型,predict.lm当您调用时会调用predict;但是对于“传销”类,predict.mlm*它被称为。

predict.mlm*太原始了。它不允许se.fit,即它不能产生预测误差、置信度/预测区间等,尽管这在理论上是可能的。它只能计算预测均值。如果是这样,我们为什么要使用呢predict.mlm*?!预测均值可以通过简单的矩阵-矩阵乘法获得(在标准“lm”类中,这是矩阵-向量乘法),因此我们可以自己完成。

考虑这个小的,重现的例子。

set.seed(0)
## 2 response of 10 observations each
response <- matrix(rnorm(20), 10, 2)
## 3 covariates with 10 observations each
predictors <- matrix(rnorm(30), 10, 3)
fit <- lm(response ~ predictors)

class(fit)
# [1] "mlm" "lm"

beta <- coef(fit)
#                  [,1]       [,2]
#(Intercept)  0.5773235 -0.4752326
#predictors1 -0.9942677  0.6759778
#predictors2 -1.3306272  0.8322564
#predictors3 -0.5533336  0.6218942

当您有一个预测数据集时:

# 2 new observations for 3 covariats
test_set <- matrix(rnorm(6), 2, 3)

我们首先需要填充一个拦截列

Xp <- cbind(1, test_set)

然后做这个矩阵乘法

pred <- Xp %*% beta
#          [,1]      [,2]
#[1,] -2.905469  1.702384
#[2,]  1.871755 -1.236240

也许您已经注意到我在这里甚至没有使用数据框。是的,这是不必要的,因为您拥有矩阵形式的所有内容。对于那些 R 向导,也许使用lm.fit甚至qr.solve更直接。


但作为一个完整的答案,必须演示如何使用predict.mlm来获得我们想要的结果。

## still using previous matrices
training_dataframe <- data.frame(response = I(response), predictors = I(predictors))
fit <- lm(response ~ predictors, data = training_dataframe)
newdat <- data.frame(predictors = I(test_set))
pred <- predict(fit, newdat)
#          [,1]      [,2]
#[1,] -2.905469  1.702384
#[2,]  1.871755 -1.236240

注意I()当我使用data.frame(). 当我们想要获取矩阵的数据框时,这是必须的。您可以比较以下之间的区别:

str(data.frame(response = I(response), predictors = I(predictors)))
#'data.frame':  10 obs. of  2 variables:
# $ response  : AsIs [1:10, 1:2] 1.262954.... -0.32623.... 1.329799.... 1.272429.... 0.414641.... ...
# $ predictors: AsIs [1:10, 1:3] -0.22426.... 0.377395.... 0.133336.... 0.804189.... -0.05710.... ...

str(data.frame(response = response, predictors = predictors))
#'data.frame':  10 obs. of  5 variables:
# $ response.1  : num  1.263 -0.326 1.33 1.272 0.415 ...
# $ response.2  : num  0.764 -0.799 -1.148 -0.289 -0.299 ...
# $ predictors.1: num  -0.2243 0.3774 0.1333 0.8042 -0.0571 ...
# $ predictors.2: num  -0.236 -0.543 -0.433 -0.649 0.727 ...
# $ predictors.3: num  1.758 0.561 -0.453 -0.832 -1.167 ...

如果没有I()保护矩阵输入,数据就会很混乱。令人惊讶的是,这不会对 造成问题lm,但predict.mlm如果您不使用 ,将很难获得正确的预测矩阵I()

好吧,在这种情况下,我建议使用“列表”而不是“数据框”。 data参数输入lmnewdata参数predict输入允许列表输入。“列表”是一种比数据框更通用的结构,它可以毫无困难地保存任何数据结构。我们能做的:

## still using previous matrices
training_list <- list(response = response, predictors = predictors)
fit <- lm(response ~ predictors, data = training_list)
newdat <- list(predictors = test_set)
pred <- predict(fit, newdat)
#          [,1]      [,2]
#[1,] -2.905469  1.702384
#[2,]  1.871755 -1.236240

也许最后,我应该强调使用公式接口总是安全的,而不是矩阵接口。我将使用 R 内置数据集trees作为可重现的示例。

fit <- lm(cbind(Girth, Height) ~ Volume, data = trees)

## use the first two rows as prediction dataset
predict(fit, newdata = trees[1:2, ])
#     Girth   Height
#1 9.579568 71.39192
#2 9.579568 71.39192

或许你还记得我说predict.mlm*的太原始,无法支持se.fit。这是测试它的机会。

predict(fit, newdata = trees[1:2, ], se.fit = TRUE)
#Error in predict.mlm(fit, newdata = trees[1:2, ], se.fit = TRUE) : 
#  the 'se.fit' argument is not yet implemented for "mlm" objects

哎呀......置信/预测区间怎么样(实际上没有计算标准误差的能力,不可能产生这些区间)?好吧,predict.mlm*只会忽略它。

predict(fit, newdata = trees[1:2, ], interval = "confidence")
#     Girth   Height
#1 9.579568 71.39192
#2 9.579568 71.39192

所以这与 相比有很大的不同predict.lm

于 2016-09-18T04:57:00.830 回答