
要解答 “畫 K-S 圖時(shí)橫軸是等距還是等頻” 的問題,需先明確 K-S 圖的核心用途(檢驗(yàn)樣本分布與理論分布的一致性),再結(jié)合橫軸的定義邏輯與分布檢驗(yàn)的需求來分析。以下從 K-S 圖的本質(zhì)、橫軸設(shè)計(jì)原則及實(shí)際應(yīng)用場景展開說明:
K-S 圖(Kolmogorov-Smirnov 圖)的核心是通過樣本累積分布函數(shù)(CDF)與理論累積分布函數(shù)的對(duì)比,判斷樣本是否來自某一理論分布(如正態(tài)分布、均勻分布)。其橫軸的設(shè)計(jì)需服務(wù)于 “準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)的數(shù)值分布特征”,而非 “強(qiáng)制劃分等頻率區(qū)間”,具體邏輯如下:
K-S 圖的橫軸本質(zhì)是樣本數(shù)據(jù)的取值范圍或有序排列的樣本點(diǎn),縱軸是 “累積概率”(樣本累積頻率 / 理論累積概率)。無論是手動(dòng)繪制還是用工具(如 Python 的scipy
、Excel)生成,橫軸的核心功能是 “呈現(xiàn)數(shù)據(jù)本身的數(shù)值間隔”,而非 “按頻率分組”:
若數(shù)據(jù)是連續(xù)型(如用戶消費(fèi)金額、設(shè)備運(yùn)行溫度),橫軸通常按數(shù)據(jù)的自然數(shù)值范圍進(jìn)行等距劃分(例如消費(fèi)金額 0-100、100-200、200-300 元),或直接使用 “排序后的樣本點(diǎn)”(如將 100 個(gè)樣本按數(shù)值從小到大排列,橫軸為 1-100 個(gè)有序樣本的具體數(shù)值);
若數(shù)據(jù)是離散型(如用戶購買次數(shù) 1、2、3 次),橫軸直接按離散數(shù)值的自然順序排列(1、2、3...),無需刻意等距或等頻。
“等頻” 是指將數(shù)據(jù)劃分為若干區(qū)間,每個(gè)區(qū)間包含的樣本數(shù)量相等(如將 100 個(gè)樣本分為 5 組,每組 20 個(gè))。這種劃分方式會(huì)扭曲數(shù)據(jù)的實(shí)際分布結(jié)構(gòu),與 K-S 檢驗(yàn)的核心目標(biāo)(檢驗(yàn)分布一致性)相悖,具體問題如下:
破壞數(shù)值的自然間隔,誤導(dǎo)分布判斷
等頻劃分可能導(dǎo)致 “數(shù)值跨度差異極大的區(qū)間被強(qiáng)行歸為一組”。例如分析用戶年齡時(shí),若按等頻劃分,可能出現(xiàn) “18-22 歲(跨度 4 歲)” 與 “45-65 歲(跨度 20 歲)” 同屬一個(gè)區(qū)間的情況,橫軸刻度會(huì)被壓縮或拉伸,使得累積分布曲線無法真實(shí)反映年齡本身的分布特征(如是否符合正態(tài)分布)。
違背 K-S 檢驗(yàn)的 “分布位置與形狀對(duì)比” 邏輯
K-S 檢驗(yàn)關(guān)注的是 “樣本分布與理論分布在各個(gè)數(shù)值點(diǎn)上的累積概率差異”(即 D 統(tǒng)計(jì)量,最大垂直距離)。若橫軸按等頻劃分,相當(dāng)于人為改變了 “數(shù)值點(diǎn)的位置密度”,導(dǎo)致部分?jǐn)?shù)值區(qū)間被過度聚焦(如密集的小跨度區(qū)間),部分區(qū)間被忽略(如稀疏的大跨度區(qū)間),無法準(zhǔn)確計(jì)算真實(shí)的 D 統(tǒng)計(jì)量,進(jìn)而影響檢驗(yàn)結(jié)論的可靠性。
在企業(yè)數(shù)據(jù)分析中(如檢驗(yàn) “用戶消費(fèi)額是否符合正態(tài)分布”“設(shè)備故障間隔是否符合指數(shù)分布”),CDA 分析師繪制 K-S 圖時(shí),橫軸的設(shè)計(jì)需結(jié)合數(shù)據(jù)類型與業(yè)務(wù)目標(biāo),核心原則是 “還原數(shù)據(jù)的自然分布特征”:
若數(shù)據(jù)范圍較窄(如某產(chǎn)品單價(jià) 80-120 元),可按等距劃分(如每 5 元一個(gè)區(qū)間:80-85、85-90...),橫軸刻度均勻,便于直觀對(duì)比樣本 CDF 與理論 CDF 的重合度;
若數(shù)據(jù)范圍廣且存在極端值(如用戶 lifetime value 0-10000 元),可先對(duì)數(shù)據(jù)做對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換(縮小極端值影響),再按轉(zhuǎn)換后的數(shù)值等距劃分,或直接使用 “排序后的樣本點(diǎn)”(橫軸為樣本序號(hào),縱軸為累積概率),避免區(qū)間劃分帶來的偏差。
離散型數(shù)據(jù):直接按 “數(shù)值順序” 排列
例如檢驗(yàn) “某平臺(tái)日均訂單量(100-500 單)是否符合泊松分布”,橫軸直接按訂單量的離散數(shù)值(100、101、102...500)排列,縱軸為累積概率,確保每個(gè)數(shù)值點(diǎn)的分布特征都能被清晰呈現(xiàn)。
K-S 圖的橫軸設(shè)計(jì)需圍繞 “準(zhǔn)確反映數(shù)據(jù)數(shù)值分布” 的核心目標(biāo),以 “等距劃分”(連續(xù)型數(shù)據(jù))或 “數(shù)值有序排列”(離散型數(shù)據(jù))為主,絕對(duì)不建議使用 “等頻” 。因?yàn)榈阮l會(huì)破壞數(shù)據(jù)的自然數(shù)值間隔,導(dǎo)致分布檢驗(yàn)結(jié)果失真,而等距 / 有序排列能最大程度還原數(shù)據(jù)的真實(shí)分布特征,幫助 CDA 分析師得出可靠的分布檢驗(yàn)結(jié)論(如判斷樣本是否符合業(yè)務(wù)所需的理論分布,為后續(xù)建模、預(yù)測提供依據(jù))。
如果在實(shí)際繪制 K-S 圖時(shí)遇到數(shù)據(jù)處理難題(如極端值如何處理、區(qū)間寬度如何設(shè)定),可以結(jié)合具體業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)(如零售行業(yè)的客單價(jià)、金融行業(yè)的信貸額度)進(jìn)一步探討優(yōu)化方案。
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