数据分析师所需的统计学:异常检测

如题所述

在数据分析师的工作中,异常检测是不可或缺的一部分。本文将概述几种基于统计学的异常检测方法,包括3Sigma、Numeric Outlier、格拉布斯准则和多维度的马氏距离,以及它们各自的原理、Python实现和局限性。


1. 3Sigma(拉依达准则)


3Sigma方法基于正态分布的特性,数据点落在(μ-3σ,μ+3σ)范围内的概率极低,被认为是异常。Python中,需先计算历史数据的正常区间,然后判断目标数据是否超出这个范围。但这种方法的局限性包括:假设数据近似正态分布,对异常点敏感,以及仅适用于单维数据。


2. Numeric Outlier(箱线图法)


箱线图法基于四分位数,定义正常区间为[Q1-1.5IQR,Q3+1.5IQR],适用于单维度。然而,它同样受限于数据的单维性和对正态分布的假设。


3. 格拉布斯准则

尽管格拉布斯算法可以处理单维数据,但它受限于数据量(最大100),且计算过程中逐个剔除异常值,不适合大数据处理,且同样依赖正态分布。


4. 多维度异常检测(马氏距离)

对于多维度数据,马氏距离是常用方法,但需要设定异常个数,不能精确输出正常区间,且所有维度都需满足正态分布。非线性问题也无法处理。


总结来说,选择哪种方法取决于业务需求,可能需要权衡其优缺点。对于需要输出正常范围的场景,3Sigma和Numeric Outlier是较好选择。然而,对于处理时序周期性数据的异常检测,可能需要转向更复杂的模型和方法,这将在后续的文章中深入探讨。

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