描述一批历史数据时,我们经常会看到:
最大值;
最小值;
平均值。
这些指标都很有用。
但如果想回答:
“大多数数据通常集中在哪里?”
只看最大值和最小值往往不够。
这时候可以使用:
四分位数。
一、什么是四分位数?
把一批数据从小到大排列以后,可以把整体分成四个大致相等的部分。
其中最常见的三个位置是:
第一四分位数 Q1;
中位数 Q2;
第三四分位数 Q3。
它们分别代表不同的数据位置。
二、中位数其实也是四分位数的一部分
中位数位于整个排序数据的中间。
大约一半数据低于它;
另一半数据高于它。
因此中位数也可以理解为:
第二四分位数。
三、Q1代表什么?
第一四分位数 Q1 可以简单理解为:
大约25%的数据低于这个值。
例如某批数据 Q1 = 8。
这可以理解为:
较低的一部分数据主要位于8以下。
四、Q3代表什么?
第三四分位数 Q3 可以理解为:
大约75%的数据低于这个值。
如果 Q3 = 17,
那么大约有四分之三的数据不超过这个附近。
五、Q1到Q3为什么重要?
Q1和Q3之间包含了中间大约50%的数据。
也就是说:
它把最小的一部分和最大的一部分暂时放到两边,只看中间主体。
因此它非常适合回答:
大多数数据主要集中在哪个范围。
六、什么是四分位距?
四分位距通常记为:
IQR。
计算方式:
Q3 - Q1
例如:
Q1 = 8;
Q3 = 17。
那么:
IQR = 9。
它反映中间50%数据的分散程度。
七、四分位距小意味着什么?
如果Q1和Q3距离很近,说明:
大部分数据比较集中。
例如:
Q1 = 11;
Q3 = 14。
中间50%的数据只集中在较窄范围内。
八、四分位距大意味着什么?
如果:
Q1 = 5;
Q3 = 19。
那么中间50%的数据已经分布在较宽范围。
这说明:
整体离散程度相对更高。
九、为什么比最大值减最小值更稳定?
极差的计算是:
最大值 - 最小值。
但它非常容易被单个异常数据影响。
例如大多数数据都在10到20之间,
只有一个数据突然到了40。
最大值立刻变成40。
极差也会明显扩大。
但Q1和Q3可能几乎不受影响。
十、一个简单例子
假设有以下数据:
8、9、10、10、11、12、12、13、14、30
30明显比其他数据高。
如果只看范围:
8到30。
会感觉数据非常分散。
但实际上:
绝大多数数据都集中在8到14之间。
四分位数能够更好地反映这种主体分布。
十一、四分位数和平均值解决的问题不同
平均值回答:
整体平均水平在哪里。
四分位数回答:
数据按排序以后,主要集中在哪些位置。
因此两者不能互相替代。
十二、为什么适合观察不同周期?
如果分别计算:
30期Q1/Q3;
50期Q1/Q3;
100期Q1/Q3。
就可以比较:
近期常见范围是否变宽;
是否变窄;
中心位置有没有移动。
十三、Q1和Q3一起上移意味着什么?
如果30期的Q1和Q3都比100期更高,可以说明:
近期整体分布区间有所上移。
这比只看到一个最大值升高更有意义。
因为它反映的不是单个极端点。
十四、四分位距扩大意味着什么?
如果:
100期IQR = 6;
30期IQR = 10。
可以说明:
近期中间50%的数据分布更分散。
也就是说近期波动范围可能有所扩大。
十五、四分位数还能帮助发现异常值
很多统计方法会使用:
Q1 - 1.5×IQR
和:
Q3 + 1.5×IQR
作为异常值判断参考。
但需要注意:
异常值只是“与大部分数据距离较远”。
并不等于数据错误。
十六、什么时候特别适合用四分位数?
当数据中:
存在少数极端值;
平均值容易被拉动;
想知道主体区间;
想比较近期与长期分布范围;
四分位数都很有价值。
总结
四分位数最大的价值,是帮助我们回答:
大多数数据主要分布在哪里。
Q1到Q3之间代表中间约50%的数据;
四分位距则反映这部分数据的分散程度。
与最大值和最小值相比,它不容易被少数极端数据影响,因此特别适合描述数据的“常见范围”。
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