获得 seaborn.catplot 中计算的平均值的标准误差

Question

我正在使用 seaborn.catplot 和 kind='point' 来绘制我的数据。我想使用 与 seaborn 相同的方法计算每个色调变量和每个类别的均值标准误差 (SEM)，以确保我的计算值与绘制的值完全匹配错误栏。计算 SEM 和 95% 置信区间 (CI) 的默认解决方案包含自举算法，其中均值自举 1000 次以计算 SEM/CIs。在 earlier post 中，我看到了一个可能为此提供函数的方法（使用像 seaborn.utils.ci() 和 seaborn.algorithms.bootstrap() 这样的 seaborn 源代码函数），但我不确定如何实现它。由于自举使用随机抽样，因此还需要确保为绘图和获取 SEM 生成相同的 1000 个均值数组。

这是一个代码示例：

import numpy as np
import pandas as pd
import seaborn as sns

# simulate data
rng = np.random.RandomState(42)
measure_names = np.tile(np.repeat(['Train BAC','Test BAC'],10),2)
model_numbers = np.repeat([0,1],20)
measure_values = np.concatenate((rng.uniform(low=0.6,high=1,size=20),
                                rng.uniform(low=0.5,high=0.8,size=20)
                                ))
folds=np.tile([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10],4)

plot_df = pd.DataFrame({'model_number':model_numbers,
                        'measure_name':measure_names,
                        'measure_value':measure_values,
                        'outer_fold':folds})

# plot data as pointplot
g = sns.catplot(x='model_number',
                y='measure_value',
                hue='measure_name',
                kind='point',
                seed=rng,
                data=plot_df)

产生：

我想获得两种模型的所有训练和测试分数的 SEM。即：

# obtain SEM for each score in each model using the same method as in sns.catplot
model_0_train_bac = plot_df.loc[((plot_df['model_number'] == 0) & (plot_df['measure_name'] == 'Train BAC')),'measure_value']
model_0_test_bac = plot_df.loc[((plot_df['model_number'] == 0) & (plot_df['measure_name'] == 'Test BAC')),'measure_value']
model_1_train_bac = plot_df.loc[((plot_df['model_number'] == 1) & (plot_df['measure_name'] == 'Train BAC')),'measure_value']
model_1_test_bac = plot_df.loc[((plot_df['model_number'] == 1) & (plot_df['measure_name'] == 'Test BAC')),'measure_value']

Answer 1

我不确定我是否满足了您采集的样本完全相同的要求。根据定义，bootstrapping 是通过随机抽样来工作的，因此一个运行与下一个运行会有一些差异（除非我弄错了）。

您可以像 seaborn 那样计算 CI：

# simulate data
rng = np.random.RandomState(42)
measure_names = np.tile(np.repeat(['Train BAC','Test BAC'],10),2)
model_numbers = np.repeat([0,1],20)
measure_values = np.concatenate((rng.uniform(low=0.6,high=1,size=20),
                                rng.uniform(low=0.5,high=0.8,size=20)
                                ))
folds=np.tile([1,2,3,4,5,6,7,8,9,10],4)

plot_df = pd.DataFrame({'model_number':model_numbers,
                        'measure_name':measure_names,
                        'measure_value':measure_values,
                        'outer_fold':folds})

x_col = 'model_number'
y_col = 'measure_value'
hue_col = 'measure_name'
ci = 95
est = np.mean
n_boot = 1000

for gr,temp_df in plot_df.groupby([hue_col,x_col]):
    print(gr,est(temp_df[y_col]), sns.utils.ci(sns.algorithms.bootstrap(temp_df[y_col], func=est,
                                          n_boot=n_boot,
                                          units=None,
                                          seed=rng)))

输出：

('Test BAC', 0) 0.7581071363371585 [0.69217109 0.8316217 ]
('Test BAC', 1) 0.6527812067134964 [0.59523784 0.71539669]
('Train BAC', 0) 0.8080546943810699 [0.73214414 0.88102816]
('Train BAC', 1) 0.6201161718490218 [0.57978654 0.66241543]

请注意，如果您运行第二次循环，您会得到 CI 相似但不完全相同的结果。

如果你真的想获得 seaborn 在绘图中使用的确切值（再次注意，如果你第二次绘制相同的数据，这些值会略有不同），那么你可以提取值直接来自用于绘制误差线的 Line2D 艺术家：

g = sns.catplot(x=x_col,
                y=y_col,
                hue=hue_col,
                kind='point',
                ci=ci,
                estimator=est,
                n_boot=n_boot,
                seed=rng,
                data=plot_df)
for l in g.ax.lines:
    print(l.get_data())

输出：

(array([0., 1.]), array([0.80805469, 0.62011617]))
(array([0., 0.]), array([0.73203808, 0.88129836])) # <<<<
(array([1., 1.]), array([0.57828366, 0.66300033])) # <<<<
(array([0., 1.]), array([0.75810714, 0.65278121]))
(array([0., 0.]), array([0.69124145, 0.83297914])) # <<<<
(array([1., 1.]), array([0.59113739, 0.71572469])) # <<<<

获得 seaborn.catplot 中计算的平均值的标准误差

Obtain standard error of mean as computed in seaborn.catplot

python

confidence-interval

seaborn