数据缺失及其填补方法综述
数据缺失及其填补方法综述PPT课件
五
总结
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Part 3
数据缺失的处理方法
基 本 方 法
基于完整观测 单位的方法
删除法 加权调整法
单一填补法
基于填补的方法
不处理
多重填补法
贝叶斯网络 人工神经网络
列表删除
个案删除（配对删除）
人工填补法 均值填补法 回归填补法 热平台填补法（Hot deck 填补法、就近补齐法） 冷平台填补法 极大似然估计 期望最大化法
K最近距离邻法
C4.5方法
随机回归填补法（PMM法） 趋势得分法 马尔科夫链蒙特卡罗法（MCMC）
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Part 3
数据缺失的处理方法
这种方法简便易行。在被调查对象出现多个变
量的缺失, 并且被删除的含缺失的数据量在整个数
基于完整观测 单位的方法
删除法
列表删除
据集中的数据量占的比例非常小的情况下, 是非常
并且没有提供一个内在的方差控制, 所
以在样本量较大时, 易出现错误的结果。
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Part 3
数据缺失的处理方法
单一插补的优点 1、标准的完全数据分析方法
2、对公众应用数据库，程序运行一次
人工填补法 均值填补法 回归填补法
缺点—低估估计量的方差 改进—校正估计量的方差，主要利用Jackknife、Bootstrap 等工具，给出方差的相合估计。
C4.5方法
可以利用插补值之间的变异反映无回答的不
随机回归填补法（PMM法）
确定性，包括无回答原因已知情况下抽样的
趋势得分法
马尔科夫链蒙特卡罗法（MCMC） 变异性和无回答原因不确定造成的变异性。
多重插补缺点： 一、生成多重插补比单一插补需要更多工作 二、贮存多重插补数据集需要更多存储空间
数据缺失处理方法
数据缺失处理方法数据缺失是指在数据集中某些观测值或者变量的取值未能被记录或者采集到的情况。
数据缺失可能是由于多种原因引起的，比如人为操作失误、设备故障、数据传输错误等。
在数据分析和建模过程中，数据缺失会对结果产生不良影响，因此需要采取合适的方法来处理缺失数据。
本文将介绍几种常见的数据缺失处理方法。
1. 删除缺失数据最简单的处理方法是直接删除包含缺失数据的观测值或者变量。
这种方法适合于缺失数据的比例较小且对整体分析结果影响较小的情况。
但是，如果缺失数据比例较大，采用删除的方法可能会导致样本偏差和信息丢失。
2. 插补缺失数据插补是一种常用的数据缺失处理方法，其目的是通过一定的规则或者模型来估计缺失数据的值。
常见的插补方法包括均值插补、中位数插补、众数插补、回归插补等。
- 均值插补：将缺失值用变量的均值来代替。
适合于连续变量且缺失数据比例较小的情况。
- 中位数插补：将缺失值用变量的中位数来代替。
适合于连续变量且缺失数据比例较小的情况，对异常值不敏感。
- 众数插补：将缺失值用变量的众数来代替。
适合于分类变量或者有序变量且缺失数据比例较小的情况。
- 回归插补：通过建立回归模型，利用其他变量的信息来估计缺失数据的值。
适合于多变量之间存在相关性的情况。
3. 创建指示变量如果缺失数据的原因是故意义的，而不是随机缺失，可以将缺失数据创建为一个新的指示变量。
通过将缺失数据与非缺失数据区分开来，可以在建模过程中保留有关缺失数据的信息。
4. 使用专门的缺失数据处理算法除了上述常见的方法外，还有一些专门的缺失数据处理算法可供选择，如多重插补、最大似然估计等。
这些算法通常基于更复杂的模型和统计方法，可以更准确地估计缺失数据的值。
需要注意的是，在进行数据缺失处理时，应该根据具体情况选择合适的方法，并进行适当的验证和评估。
不同的处理方法可能会对结果产生不同的影响，因此需要谨慎选择和使用。
总结起来，数据缺失处理方法包括删除缺失数据、插补缺失数据、创建指示变量和使用专门的缺失数据处理算法。
数据缺失处理方法
数据缺失处理方法在数据分析和数据挖掘的过程中，时常会遇到数据缺失的情况。
数据缺失是指数据集中某些变量的取值缺失或者不完整的情况。
数据缺失可能会导致分析结果的偏差，因此必须采取合适的方法来处理数据缺失。
以下是常用的数据缺失处理方法：1. 删除缺失值：最简单的处理方法是直接删除含有缺失值的样本或者变量。
这种方法适合于缺失值的比例较小的情况，可以最大程度地保留数据集的完整性。
但是，如果缺失值的比例较大，删除缺失值可能会导致数据集的丢失过多，影响分析结果的准确性。
2. 插补缺失值：插补缺失值是一种常见的处理方法，它通过根据已有数据的模式和规律来预测缺失值，并将预测值填充到缺失的位置上。
常用的插补方法包括均值插补、中位数插补、回归插补等。
均值插补适合于数值型变量，即用该变量的均值来填充缺失值；中位数插补适合于有偏分布的数值型变量，即用该变量的中位数来填充缺失值；回归插补适合于通过其他变量来预测缺失值的情况，即根据其他相关变量的取值来拟合回归模型，并用该模型来预测缺失值。
3. 创建指示变量：当缺失值的原因与某个特定的因素相关时，可以创建一个指示变量来表示缺失值的存在。
指示变量是一个二元变量，取值为0或者1，表示样本是否存在缺失值。
这样可以在分析过程中将缺失值作为一个独立的类别进行处理，避免对缺失值进行插补或者删除。
4. 使用专门的缺失值处理算法：近年来，浮现了一些专门针对缺失值处理的算法，如多重插补、随机森林等。
多重插补是一种基于模型的方法，它通过多次模型拟合和插补生成多个完整的数据集，并将这些数据集的结果进行汇总，得到最终的结果。
随机森林是一种基于决策树的方法，它通过利用其他变量的信息来预测缺失值。
这些算法可以更准确地处理缺失值，但也需要更多的计算资源和时间。
5. 考虑缺失值的影响：在进行数据分析时，应该充分考虑缺失值对结果的影响。
可以通过敏感性分析或者摹拟实验来评估缺失值对结果的影响程度。
如果缺失值对结果的影响较小，可以选择忽略缺失值或者简单地进行插补；如果缺失值对结果的影响较大，应该选择更精确的处理方法来处理缺失值。
数据缺失处理方法
数据缺失处理方法数据缺失是指在数据收集、存储或分析过程中出现的数据丢失或不完整的情况。
数据缺失可能由于多种原因引起，例如技术故障、人为错误或数据采集过程中的问题。
为了确保数据的准确性和完整性，需要采取一些方法来处理数据缺失问题。
以下是一些常用的数据缺失处理方法：1. 删除缺失数据行：如果数据缺失的行数相对较少，可以考虑直接删除缺失数据的行。
这种方法适用于数据缺失的情况下，缺失数据不会对整体数据集的分析结果产生重大影响的情况。
2. 删除缺失数据列：如果某个特定的数据列缺失较多，可以考虑删除该列。
这种方法适用于该列的数据对整体数据集的分析结果影响较小或可忽略的情况。
3. 插值法：插值法是一种通过已有数据来估计缺失数据的方法。
常用的插值方法包括线性插值、多项式插值和样条插值等。
插值法的原理是基于已有数据的趋势和模式来推测缺失数据的值，但需要注意插值方法可能引入一定的误差。
4. 均值/中位数/众数填充：对于数值型数据，可以使用均值、中位数或众数来填充缺失值。
均值填充适用于数据分布近似正态分布的情况，中位数填充适用于数据分布有偏的情况，众数填充适用于数据列中存在明显的众数的情况。
5. 回归模型：回归模型可以通过已有数据的相关性来预测缺失数据的值。
可以使用线性回归、多项式回归或其他回归模型来建立预测模型，并利用该模型来填充缺失数据。
6. 随机森林/决策树：随机森林和决策树是一种常用的机器学习算法，可以用于处理数据缺失问题。
通过利用已有数据的特征和标签，构建随机森林或决策树模型，并利用该模型来预测缺失数据的值。
7. 多重插补：多重插补是一种基于模型的方法，通过建立模型来预测缺失数据的值，并重复多次进行插补，最终得到多个完整的数据集。
多重插补可以提供多个可能的数据集，以便进行敏感性分析和不确定性评估。
8. 数据挖掘算法：数据挖掘算法可以用于分析已有数据的模式和规律，并根据这些规律来填充缺失数据。
常用的数据挖掘算法包括关联规则挖掘、聚类分析和分类算法等。
数据缺失处理方法
数据缺失处理方法标题：数据缺失处理方法引言概述：数据缺失是数据分析中常见的问题，对于数据科学家和分析师来说，处理数据缺失是至关重要的一环。
本文将介绍数据缺失的常见原因以及五种常用的数据缺失处理方法。
一、数据缺失的原因1.1 数据输入错误：人为输入错误是导致数据缺失的主要原因之一。
1.2 系统故障：系统故障或者传输错误也会导致数据缺失。
1.3 数据采集问题：在数据采集过程中，可能会出现数据丢失或者数据传输错误的情况。
二、删除缺失值2.1 删除缺失值是最简单的数据缺失处理方法之一。
2.2 删除缺失值适用于缺失值较少的情况。
2.3 删除缺失值可能会导致数据量减少，影响数据分析结果的准确性。
三、填充缺失值3.1 填充缺失值是常见的数据缺失处理方法之一。
3.2 填充缺失值可以采用平均值、中位数、众数等统计量进行填充。
3.3 填充缺失值需要根据数据特点和分布情况来选择合适的填充方法。
四、插值法4.1 插值法是一种利用已知数据点推测缺失数据点的方法。
4.2 常见的插值方法包括线性插值、多项式插值、样条插值等。
4.3 插值法适用于数据缺失较多或者数据分布较为连续的情况。
五、机器学习方法5.1 机器学习方法可以利用已有数据来预测缺失数据。
5.2 常见的机器学习方法包括随机森林、支持向量机、神经网络等。
5.3 机器学习方法需要更多的计算资源和数据量，适用于复杂的数据缺失处理场景。
结论：数据缺失是数据分析中常见的问题，选择合适的数据缺失处理方法对于数据分析结果的准确性至关重要。
根据数据缺失的原因和数据特点，可以选择删除缺失值、填充缺失值、插值法或者机器学习方法来处理数据缺失，以确保数据分析的准确性和可靠性。
统计学中的缺失数据处理与插补方法
统计学中的缺失数据处理与插补方法在统计学中，缺失数据是一种常见的问题。
缺失数据指的是在数据收集过程中，某些变量或观测值无法获取或丢失的情况。
这可能是由于实验条件、技术限制、调查对象的拒绝或其他原因导致的。
缺失数据的存在会对统计分析结果产生不良影响，因此需要采用适当的方法进行处理和插补。
一、缺失数据的类型在进行缺失数据处理之前，我们需要了解不同类型的缺失数据。
常见的缺失数据类型包括：1. 完全随机缺失（MCAR）：缺失数据的出现与观测值本身或其他变量无关，是完全随机的。
在这种情况下，缺失数据对统计分析结果没有影响。
2. 随机缺失（MAR）：缺失数据的出现与观测值本身无关，但与其他变量相关。
在这种情况下，缺失数据对统计分析结果可能产生偏差。
3. 非随机缺失（NMAR）：缺失数据的出现与观测值本身相关，并且与其他变量相关。
在这种情况下，缺失数据对统计分析结果产生严重偏差。
二、插补方法针对不同类型的缺失数据，统计学家们提出了各种插补方法。
下面介绍几种常见的插补方法：1. 删除法：对于缺失数据较少且缺失数据是MCAR的情况，可以选择直接删除缺失数据所在的观测值。
这种方法简单快捷，但会导致样本容量减小，可能影响统计分析结果的准确性。
2. 最小二乘法插补：对于MAR类型的缺失数据，可以使用最小二乘法进行插补。
该方法通过建立一个回归模型，利用已有数据预测缺失数据的值。
然后，将预测值代替缺失数据进行分析。
3. 多重插补法：多重插补法是一种常用的处理缺失数据的方法。
该方法通过多次模拟生成多个完整的数据集，每个数据集都包含通过预测模型得到的不同插补值。
然后，基于这些完整的数据集进行统计分析，并将结果进行汇总。
4. 均值插补法：对于MCAR类型的缺失数据，可以使用均值插补法。
该方法将缺失数据的均值或中位数代替缺失值，使得数据集的整体分布不发生明显改变。
5. 模型法插补：对于NMAR类型的缺失数据，可以使用模型法进行插补。
数据缺失处理方法
数据缺失处理方法引言概述：数据缺失是在数据分析和处理过程中时常遇到的一个问题。
由于各种原因，数据中可能存在缺失的值，这会影响到数据的准确性和可信度。
为了解决这个问题，我们需要采取一些有效的数据缺失处理方法。
本文将详细介绍五种常用的数据缺失处理方法。
一、删除缺失值1.1 彻底删除法：将包含缺失值的整行数据删除。
这种方法适合于数据集中缺失值较少的情况，可以避免对数据的过度处理。
1.2 列删除法：将包含缺失值的整列数据删除。
这种方法适合于某一列缺失值较多，且对整体数据分析影响较小的情况。
1.3 列删除法的变种：在删除列的同时，根据一些规则对其他列的缺失值进行填充。
例如，可以根据均值、中位数或者众数对其他列的缺失值进行填充。
二、插值法2.1 线性插值法：根据已有数据的线性关系，对缺失值进行插值。
这种方法适合于数据具有一定的线性趋势的情况。
2.2 拉格朗日插值法：根据已有数据的多项式插值方法，对缺失值进行插值。
这种方法适合于数据具有复杂的非线性关系的情况。
2.3 样条插值法：根据已有数据的样条函数，对缺失值进行插值。
这种方法适合于数据具有曲线变化的情况。
三、均值、中位数或者众数填充法3.1 均值填充法：将缺失值用整个数据集的均值进行填充。
这种方法适合于数据集整体分布比较均匀的情况。
3.2 中位数填充法：将缺失值用整个数据集的中位数进行填充。
这种方法适合于数据集存在极端值或者异常值的情况。
3.3 众数填充法：将缺失值用整个数据集的众数进行填充。
这种方法适合于数据集中存在大量相同值的情况。
四、回归方法4.1 线性回归法：根据已有数据的线性回归模型，对缺失值进行预测和填充。
这种方法适合于数据具有一定的线性关系的情况。
4.2 多项式回归法：根据已有数据的多项式回归模型，对缺失值进行预测和填充。
这种方法适合于数据具有复杂的非线性关系的情况。
4.3 K近邻回归法：根据已有数据的K近邻算法，对缺失值进行预测和填充。
这种方法适合于数据具有局部关联性的情况。
数据缺失处理方法
数据缺失处理方法数据缺失是指数据集中某些变量或者观测值缺少数值或者信息的情况。
在数据分析和机器学习中，处理数据缺失是一个重要的任务，因为缺失数据可能导致分析结果的不许确性或者模型的不可靠性。
下面将介绍一些常用的数据缺失处理方法。
1. 删除缺失数据最简单的处理方法是直接删除缺失数据所在的行或者列。
这种方法适合于缺失数据较少的情况，且缺失数据对整体分析结果影响较小的情况。
但是，这种方法可能会导致数据集的减少，从而影响模型的准确性。
2. 插补缺失数据插补是指根据已有的数据猜测缺失数据的值。
常用的插补方法包括均值插补、中位数插补、众数插补和回归插补等。
- 均值插补：将缺失值用变量的均值填充。
适合于数值型变量，不适合于类别型变量。
- 中位数插补：将缺失值用变量的中位数填充。
适合于数值型变量，对异常值不敏感。
- 众数插补：将缺失值用变量的众数填充。
适合于类别型变量。
- 回归插补：根据其他变量的值建立回归模型，预测缺失值。
适合于存在相关性的变量。
插补方法的选择取决于数据的性质和缺失数据的模式。
需要注意的是，插补可能引入不确定性和偏差，因此在使用插补方法时需要谨慎。
3. 使用虚拟变量当缺失数据浮现在类别型变量中时，可以将缺失值作为一个新的类别，使用虚拟变量进行处理。
虚拟变量是将类别型变量拆分成多个二元变量的一种方法。
这样做可以保留缺失数据的信息，并避免对数据集进行删除或者插补。
4. 使用专门的算法有一些专门的算法可以处理数据缺失问题，如多重插补、K近邻插补和随机森林插补等。
- 多重插补：通过多次插补生成多个完整的数据集，然后利用这些数据集进行分析。
这种方法可以更好地反映数据的不确定性。
- K近邻插补：根据与缺失数据最相似的K个观测值的值进行插补。
这种方法适合于缺失数据的模式与其他变量之间存在相关性的情况。
- 随机森林插补：基于随机森林算法进行插补，通过建立多个决策树来预测缺失数据的值。
这种方法适合于多变量之间存在复杂关系的情况。
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基于填补的方法
多重填补法
期望最大化法(EM)
已形成一个比较系统的理论，该法有以下优
K均值聚类法（ K-means clustering ） 点：①多重插补过程产生多个中间插补值，
C4.5方法 可以利用插补值之间的变异反映无回答的不
随机回归填补法（PMM法） 趋势得分法 马尔科夫链蒙特卡罗法（MCMC）
不处理
多重填补法
贝叶斯网络 人工神经网络
列表删除
个案删除（配对删除）
人工填补法 均值填补法 回归填补法 热平台填补法（Hot deck 填补法、就近补齐法） 冷平台填补法 极大似然估计 期望最大化法
K最近距离邻法
C4.5方法
随机回归填补法（PMM法） 趋势得分法 马尔科夫链蒙特卡罗法（MCMC）
这种方法简便易行。在被调查对象出现多个变
加权是一个减少偏差的比较简单的
这种方法可能导致数据发生偏离, 从而引出错误的 结论。
措施, 但是由于丢弃不完整单位的信息,
并且没有提供一个内在的方差控制, 所
以在样本量较大时, 易出现错误的结果。
单一插补的优点
1、标准的完全数据分析方法
2、对公众应用数据库，程序运行一次
人工填补法 均值填补法 回归填补法
主
一
引言
要
二
数据缺失简介
内
三
数据缺失的处理方法
容
四
处理方法评价
五
总结
一
引言
二
数据缺失简介
三
数据缺失的处理方法
四
处理方法的选择与评价
五
总结
在社会调查资料中，最为常见的问题就是 数据缺失。造成数据缺失 的原因有：失访、无响应或是回答问题不合格等等。统计学上，将含有 缺失数据的记录称为不完全观测。缺失数据或不完全观测对调查研究的 影响是很大的。所以在统计学中，为了能够更加充分地利用已经搜集到 的数据，国内外很多学者都对缺失数据的处理提出了自己独到的见解， 来挽救有缺失的调查数据，以保证研究工作顺利进行。
不处理
贝叶斯网络 人工神经网络
不处理就是直接在包含空值的数据上进行数据挖掘。 贝叶斯网络仅适合于对领域知识具有一定了解的情况，至少对 变量间的依赖关系较清楚的情况。否则直接从数据中学习贝叶斯网 的结构不但复杂性较高（随着变量的增加，指数级增加），网络维 护代价昂贵，而且它的估计参数较多，为系统带来了高方差，影响 了它的预测精度。当在任何一个对象中的缺失值数量很大时，存在 指数爆炸的危险。 人工神经网络可以有效的对付空值，但人工神经网络在这方面 的研究还有待进一步深入展开。
缺失模式（ Pattern）
假设完全数据资料阵 y 是由m个观测、 n个变量组 成的m×n矩阵，通过分析这 个矩阵的特点，可以推断出 数据缺失模式。
一
引言
二
数据缺失简介
三
数据缺失的处理方法
四
处理方法的选择与评价
五
总结
基 本 方 法
基于完整观测 单位的方法
删除法 加权调整法
单一填补法
基于填补的方法
缺点—低估估计量的方差 改进—校正估计量的方差，主要利用Jackknife、Bootstrap 等工具，给出方差的相合估计。
热平台填补法（Hot deck 填补法、就近补齐法）
单一填补法
冷平台填补法
多重填补法1977年由Rubin首先提出，
极大似然估计
经过Meng和Schafer等人不断的完善和综合
一
引言
二
数据缺失简介
三ห้องสมุดไป่ตู้
数据缺失的处理方法
四
处理方法的选择与评价
五
总结
概念（Concept）——数据缺失是指在数据采集时由于某种原因应该
得到而没有得到的数据。它指的是现有数据集中某个或某些属性的值是不完全的。
统计调查中能否按设计要求获得被调查单位的详全资料是衡量数据质量的 一个重要标准, 但实际调查中经常遇到数据缺失的情况。
这种缺失是不可忽略的。
产生机制（ Mechanism ）
缺失模式（ Pattern）
数据缺失模式主要研究哪些变量缺失，更确切的说，关注的是 缺 失 数据矩阵R的分布。当一维目标变量出现缺失数据时，我们在数据处理 过程中首先要考虑缺失数据产生机制，而对于多维目标变量而言，除了 考虑缺失数据产生机制外，还要判断数据的缺失模式。
在存储数据的过程中，由于机器的损坏造成数据存储失败； 调查员在采集数据过程中，由于主观因素人为地认为数据不重要 或无用，而私自丢弃数据； 调查员信息录入失误；
受访者拒绝透露被调查信息，或回答错误信息；
受访者选取失误。例如调查工资情况，选取的受访者是婴幼儿。
产生机制（ Mechanism ）
Little和Rubin针对缺失数据，探讨缺失数据与目标变量是否有关，定义了3种 不同的缺失机制。
确定性，包括无回答原因已知情况下抽样的 变异性和无回答原因不确定造成的变异性。
多重插补缺点： 一、生成多重插补比单一插补需要更多工作 二、贮存多重插补数据集需要更多存储空间 三、分析多重插补数据集比单一插补需要花费更多精力。
②多重插补通过模拟缺失数据的分布，较好 地保持变量之间的关系。③多重插补能给出 衡量估计结果不确定性的大量信息，单一插 补给出的估计结果则较为简单。
MCAR
MAR
MNAR
完全随机缺失
(Missing Completely At Random) ：数据的缺失 与不完全变量以及完全 变量都是无关的。
随机缺失 (Missing At Random)： 数据的缺失仅仅依赖 于完全变量。
非随机缺失(Not Missing At Random)：不 完全变量中数据的缺失， 依赖于不完全变量本身。
常用的数据缺失填补软件
数据填补通常是一件非常繁琐的工作, 很多常用的统计软件以及专门为其编写的软件都可以 完成。从中可以看出，各种软件的着重点不同, 使用效果也不尽相同, 在使用时要根据个人实际需 要加以选择。
无回答有2种表现形式: 单位无回答(unit non-response)和项目无回答(item nonresponse) 。
“单位无回答”——被调查者不愿意或者不能够回答整张的问卷; “项目无回答”——被调查者拒绝回答个别的调查项目。
缺失原因（Reason）
在统计调查过程中，数据缺失是不可避免的，造成这种现象的原因是多方面 的 ，主要有以下几种：
量的缺失, 并且被删除的含缺失的数据量在整个数
基于完整观测 单位的方法
删除法
列表删除
据集中的数据量占的比例非常小的情况下, 是非常
简单而有效的。
个案删除（配对删除）
它的不足之处在于，删除缺失数据的过程中减
加权调整法
少了原始的数据，导致了信息的损耗。因此, 当缺 失数据所占比例较大,特别当缺失数据非随机分布时,