相關係數是對兩個變量的相對變化之間關係強度的統計量度。相關係數值的範圍在 -1.0 和 1.0 之間。-1.0 的相關性表示完全的負相關, 1.0 的相關性表示完全的正相關。0.0 的相關性表明兩個變量的變化之間沒有相關性

Pearson 相關性

Pearson相關係數也稱為皮爾遜r或雙變量相關性,是衡量兩個變量X和Y之間線性相關性的統計量,Pearson 相關係數用來評估兩個連續變量之間的線性關係(線性關係是:一個變量的變化與另一個變量的比例變化相關)例如,可以使用 Pearson 相關性來評估溫度升高是否與巧克力塗層厚度的降低有關。以下是 Pearson 相關係數 (r) 如何隨兩個變量之間關係的強度和方向變化的示例。當無法建立線性關係時,Pearson係數產生的值為零。

來源:維基百科 Spearman等級相關

Spearman 等級相關係數或 Spearman ρ 是等級相關性的非參數度量(兩個變量的等級之間的統計相關性)。它評估使用單調函數可以描述兩個變量之間的關係的程度。Spearman 相關評估兩個連續或有序變量之間的單調關係(單調關係中(變量傾向於一起變化,但不一定以固定比率變化)。Spearman 相關常用於評估關於序數變量的關係, Spearman 相關性可以評估兩個變量之間的單調關係 — 連續或有序,Spearman 相關基於變量的排名值,不是數據的觀察值。例如,可以使用 Spearman 相關性來評估員工完成測試練習的順序是否與他們受僱的月數相關。

Pearson 和 Spearman 係數的比較

兩個相關係數之間的根本區別在於:皮爾遜係數適用於兩個變量之間的線性關係;而斯皮爾曼係數適用於單調關係。 另一個區別是 Pearson 使用變量的觀察數值,而 Spearman 使用排序變量。
【實務】如果我們覺得散點圖在視覺上表明“可能是單調的,可能是線性的”關係,我們最好的選擇是應用 Spearman 而不是 Pearson。即使數據證明是線性的情況,使用 Spearman 也不會有任何害處。但是,如果它不是完全線性的並且我們使用 Pearson 係數,那麼我們將錯失 Spearman 能捕獲的信息。 注意:這兩個係數都不能捕捉任何其他類型的非線性關係。 因此,如果散點圖指示無法用線性或單調函數表示的關係,則不得使用這兩個係數來確定變量之間關係的強度。
Pearson 和 Spearman 係數的比較
Pearson 和 Spearman 相關係數的值範圍可以從 -1 到 +1。對於 Pearson 相關係數為 +1,當一個變量增加時,另一個變量會以一致的量增加。這種關係形成了一條完美的線。在這種情況下,Spearman 相關係數也是 +1。

皮爾遜 = +1,斯皮爾曼 = +1

如果關係是一個變量在另一個增加時增加,但數量不一致,則 Pearson 相關係數為正但小於 +1。在這種情況下,Spearman 係數仍然等於 +1。

皮爾遜 = +0.851,斯皮爾曼 = +1
當關係是隨機的或不存在時,兩個相關係數幾乎為零。

皮爾遜 = -0.093,斯皮爾曼 = -0.093
如果關係是遞減關係的完美線,則兩個相關係數均為 -1。
皮爾遜 = -1,斯皮爾曼 = -1
如果關係是一個變量在另一個增加時減少,但數量不一致,則 Pearson 相關係數為負但大於 -1。在這種情況下,斯皮爾曼係數仍然等於 -1
皮爾遜 = -0.799,斯皮爾曼 = -1

-1 或 1 的相關值意味著精確的線性關係,例如圓的半徑和周長之間的關係。然而,相關值的真正價值在於量化不完美的關係。發現兩個變量相關通常會為回歸分析提供信息,該分析試圖更多地描述這種類型的關係。

其他非線性關係

Pearson 相關係數僅測量線性關係。Spearman 相關係數僅測量單調關係因此,即使相關係數為 0,也可以存在有意義的關係。檢查散點圖以確定關係的形式。
係數為 0,該圖顯示了非常強的關係。Pearson 係數和 Spearman 係數均約為 0。

【出處】https://support.minitab.com/en-us/minitab-express/1/help-and-how-to/modeling-statistics/regression/supporting-topics/basics/a-comparison-of-the-pearson-and-spearman-correlation-methods/

 

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