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R のロジスティック回帰モデルと statsmodels が一致しない理由について混乱しています。

Rでいくつかのデータを準備する場合

# From https://courses.edx.org/c4x/MITx/15.071x/asset/census.csv
library(caTools) # for sample.split
census = read.csv("census.csv")
set.seed(2000)
split = sample.split(census$over50k, SplitRatio = 0.6)
censusTrain = subset(census, split==TRUE)
censusTest = subset(census, split==FALSE)

次に、ロジスティック回帰を実行します

CensusLog1 = glm(over50k ~., data=censusTrain, family=binomial)

次のような結果が表示されます

                                           Estimate Std. Error z value Pr(>|z|)    
(Intercept)                              -8.658e+00  1.379e+00  -6.279 3.41e-10 ***
age                                       2.548e-02  2.139e-03  11.916  < 2e-16 ***
workclass Federal-gov                     1.105e+00  2.014e-01   5.489 4.03e-08 ***
workclass Local-gov                       3.675e-01  1.821e-01   2.018 0.043641 *  
workclass Never-worked                   -1.283e+01  8.453e+02  -0.015 0.987885    
workclass Private                         6.012e-01  1.626e-01   3.698 0.000218 ***
workclass Self-emp-inc                    7.575e-01  1.950e-01   3.884 0.000103 ***
workclass Self-emp-not-inc                1.855e-01  1.774e-01   1.046 0.295646    
workclass State-gov                       4.012e-01  1.961e-01   2.046 0.040728 *  
workclass Without-pay                    -1.395e+01  6.597e+02  -0.021 0.983134   
...

しかし、最初にRからエクスポートすることにより、Pythonで同じデータを使用します

write.csv(censusTrain,file="traincensus.csv")
write.csv(censusTest,file="testcensus.csv")

次に、Pythonにインポートします

import pandas as pd

census = pd.read_csv("census.csv")
census_train = pd.read_csv("traincensus.csv")
census_test = pd.read_csv("testcensus.csv")

Rで得たものとは関係のないエラーと奇妙な結果が得られます。

私が単純に試してみると

import statsmodels.api as sm

census_log_1 = sm.Logit.from_formula(f, census_train).fit()

エラーが発生します:

ValueError: operands could not be broadcast together with shapes (19187,2) (19187,) 

patsyを使ってデータを用意しても

import patsy
f = 'over50k ~ ' + ' + '.join(list(census.columns)[:-1])
y, X = patsy.dmatrices(f, census_train, return_type='dataframe')

しようとしている

census_log_1 = sm.Logit(y, X).fit()

同じエラーが発生します。エラーを回避できる唯一の方法は、使用することですGLM

census_log_1 = sm.GLM(y, X, family=sm.families.Binomial()).fit()

しかし、これは(私が思っていた) 同等の R API によって生成された結果とはまったく異なる結果を生成します。

                                                   coef    std err          t      P>|t|      [95.0% Conf. Int.]
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Intercept                                       10.6766      5.985      1.784      0.074        -1.055    22.408
age                                             -0.0255      0.002    -11.916      0.000        -0.030    -0.021
workclass[T. Federal-gov]                       -0.9775      4.498     -0.217      0.828        -9.794     7.839
workclass[T. Local-gov]                         -0.2395      4.498     -0.053      0.958        -9.055     8.576
workclass[T. Never-worked]                       8.8346    114.394      0.077      0.938      -215.374   233.043
workclass[T. Private]                           -0.4732      4.497     -0.105      0.916        -9.288     8.341
workclass[T. Self-emp-inc]                      -0.6296      4.498     -0.140      0.889        -9.446     8.187
workclass[T. Self-emp-not-inc]                  -0.0576      4.498     -0.013      0.990        -8.873     8.758
workclass[T. State-gov]                         -0.2733      4.498     -0.061      0.952        -9.090     8.544
workclass[T. Without-pay]                       10.0745     85.048      0.118      0.906      -156.616   176.765
...

Python のロジスティック回帰がエラーを生成し、R によって生成されたものとは異なる結果を生成するのはなぜですか? これらの API は実際には同等ではありませんか (以前に同じ結果を生成するために動作させたことがあります)。データセットを統計モデルで使用できるようにするために必要な、データセットの追加処理はありますか?

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このエラーは、patsy が LHS 変数を完全な治療対比に拡張するという事実によるものです。Logit は docstring に示されているようにこれを処理しませんが、ご覧のように二項族を持つ GLM は処理します。

完全な出力がなければ、結果の違いについて話すことはできません。おそらく、カテゴリ変数のデフォルトの処理が異なるか、別の変数を使用しています。すべてが出力にリストされているわけではありません。

次の前処理手順を実行することで、logit を使用できます。

census = census.replace(to_replace={'over50k' : {' <=50K' : 0, ' >50K' : 1}})

また、logit のデフォルトのソルバーは、この問題に対してうまく機能していないように見えることにも注意してください。特異行列問題に遭遇します。実際、この問題の条件数は膨大であり、R で得られるものは完全に収束したモデルではない可能性があります。ダミー変数の数を減らしてみてください。

[~/]
[73]: np.linalg.cond(mod.exog)
[73]: 4.5139498536894682e+17

解決策を得るには、次を使用する必要がありました

mod = sm.formula.logit(f, data=census)
res = mod.fit(method='bfgs', maxiter=1000)    

いくつかの細胞は非常に小さくなってしまいます。これは、他のまばらなダミー変数によってさらに悪化します。

[~/]
[81]: pd.Categorical(census.occupation).describe()
[81]: 
                    counts     freqs
levels                              
?                    1816  0.056789
Adm-clerical         3721  0.116361
Armed-Forces            9  0.000281
Craft-repair         4030  0.126024
Exec-managerial      3992  0.124836
Farming-fishing       989  0.030928
Handlers-cleaners    1350  0.042217
Machine-op-inspct    1966  0.061480
Other-service        3212  0.100444
Priv-house-serv       143  0.004472
Prof-specialty       4038  0.126274
Protective-serv       644  0.020139
Sales                3584  0.112077
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