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拓端tecdat|R语言中使用非凸惩罚函数回归(SCAD、MCP)分析前列腺数据

2021-07-15 11:01 作者:拓端tecdat  | 我要投稿

原文链接:http://tecdat.cn/?p=20828 

原文出处:拓端数据部落公众号

本文使用lasso或非凸惩罚拟合线性回归,GLM和Cox回归模型的正则化,特别是最小最大凹度惩罚函数(MCP)和光滑切片绝对偏差惩罚(SCAD),以及其他L2惩罚的选项( “弹性网络”)。还提供了用于执行交叉验证以及拟合后可视化,摘要,推断和预测的实用程序。

我们研究 前列腺数据,它具有8个变量和一个连续因变量,即将进行根治性前列腺切除术的男性的PSA水平(按对数尺度):


  1. X <- data$X

  2. y <- data$y

要将惩罚回归模型拟合到此数据,执行以下操作:

reg(X, y)

此处的默认惩罚是最小最大凹度惩罚函数(MCP),但也可以使用SCAD和lasso惩罚。这将产生一个系数路径,我们可以绘制


  1. plot(fit)

注意,变量一次输入一个模型,并且在λ的任何给定值下,几个系数均为零。要查看系数是多少,我们可以使用以下 coef 函数:


  1. coef(fit, lambda=0.05)

  2. # (Intercept)      lcavol     lweight         age        lbph         svi

  3. #  0.35121089  0.53178994  0.60389694 -0.01530917  0.08874563  0.67256096

  4. #         lcp     gleason       pgg45

  5. #  0.00000000  0.00000000  0.00168038

该 summary 方法可用于后选择推断:


  1. summary(fit

  2. # MCP-penalized linear regression with n=97, p=8

  3. # At lambda=0.0500:

  4. # -------------------------------------------------

  5. #   Nonzero coefficients         :   6

  6. #   Expected nonzero coefficients:   2.54

  7. #   Average mfdr (6 features)    :   0.424

  8. #

  9. #         Estimate      z     mfdr Selected

  10. # lcavol   0.53179  8.880  < 1e-04        *

  11. # svi      0.67256  3.945 0.010189        *

  12. # lweight  0.60390  3.666 0.027894        *

  13. # lbph     0.08875  1.928 0.773014        *

  14. # age     -0.01531 -1.788 0.815269        *

  15. # pgg45    0.00168  1.160 0.917570        *

在这种情况下, 即使调整了模型中的其他变量之后,lcavol, svi以及 lweight 显然与因变量关联,同时 lbph, age和 pgg45 可能只是偶然包括。通常,为了评估模型在λ的各种值下的预测准确性,将执行交叉验证:


  1. plot(cvfit)

使交叉验证误差最小的λ的值由 cvfit$lambda.min给出,在这种情况下为0.017。将coef 在return的输出 应用于 cv.ncvreg λ的值的系数:


  1. coef

  2. #  (Intercept)       lcavol      lweight          age         lbph          svi

  3. #  0.494154801  0.569546027  0.614419811 -0.020913467  0.097352536  0.752397339

  4. #          lcp      gleason        pgg45

  5. # -0.104959403  0.000000000  0.005324465

可以通过predict来获得预测值 ,该选项有多种选择:


  1. predict(cvfit

  2. # 预测新观测结果的响应

  3. #         1         2         3         4         5         6

  4. # 0.8304040 0.7650906 0.4262072 0.6230117 1.7449492 0.8449595


  5. # 非零系数的数量

  6. # 0.01695

  7. #       7


  8. # 非零系数的特性

  9. #  lcavol lweight     age    lbph     svi     lcp   pgg45

  10. #       1       2       3       4       5       6       8

请注意,原始拟合(至完整数据集)的结果为 cvfit$fit;不必同时调用两者 ncvreg 和 cv.ncvreg 分析数据集。

如, plot(cvfit$fit) 将产生与上述相同的系数路径图 plot(fit) 。

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