独立性の検定 pgmpy

本投稿は、以下の本の実装例を学習用に写経したものになります。詳細について気になりましたら、本を読んでみてください。

実装例は筆者らのgithubに公開されています。

GitHub - YutaroOgawa/causal_book: 書籍「作りながら学ぶ! PyTorchによる因果推論・因果探索」の実装コードのリポジトリです

書籍「作りながら学ぶ! PyTorchによる因果推論・因果探索」の実装コードのリポジトリです. Contribute to YutaroOgawa/causal_book development by creating an account on GitHub.

pgmpyのバージョン0.1.23では、上記スクリプトが動作しなかったので以下を参考に修正しています。

PC (Constraint-Based Estimator) — pgmpy 0.1.23 documentation

内容

内容

ライブラリインポート

# 乱数のシードを設定
import random
import numpy as np

np.random.seed(1234)
random.seed(1234)

# 使用するパッケージ（ライブラリと関数）を定義
from numpy.random import *
import pandas as pd

データ作成（独立でない場合）

# データ数
num_data = 100

# x1：0か1の値をnum_data個生成、0の確率は0.6、1の確率は0.4
x1 = np.random.choice([0, 1], num_data, p=[0.6, 0.4])

# x2：0か1の値をnum_data個生成、0の確率は0.4、1の確率は0.6
x2 = np.random.choice([0, 1], num_data, p=[0.4, 0.6])

# x2はx1と因果関係にあるとする
x2 = x2*x1

# 2変数で表にする
df = pd.DataFrame({'x1': x1,
                   'x2': x2,
                   })

print(df.head())

# 各カウント
print(((df["x1"] == 0) & (df["x2"] == 0)).sum())
print(((df["x1"] == 1) & (df["x2"] == 0)).sum())
print(((df["x1"] == 0) & (df["x2"] == 1)).sum())
print(((df["x1"] == 1) & (df["x2"] == 1)).sum())

データ作成（独立の場合）

# データ数
num_data = 100

# x1：0か1の値をnum_data個生成、0の確率は0.6、1の確率は0.4
x1 = np.random.choice([0, 1], num_data, p=[0.6, 0.4])

# x2：0か1の値をnum_data個生成、0の確率は0.4、1の確率は0.6
x2 = np.random.choice([0, 1], num_data, p=[0.4, 0.6])

# 2変数で表にする
df2 = pd.DataFrame({'x1': x1,
                   'x2': x2,
                   })

# 各カウント
print(((df2["x1"] == 0) & (df2["x2"] == 0)).sum())
print(((df2["x1"] == 1) & (df2["x2"] == 0)).sum())
print(((df2["x1"] == 0) & (df2["x2"] == 1)).sum())
print(((df2["x1"] == 1) & (df2["x2"] == 1)).sum())

独立性のカイ２乗検定

from pgmpy.estimators.CITests import chi_square

# 独立のでない場合
print('(chi_squared, p_value, dof) =',chi_square(X='x1', Y='x2', Z=[], data=df, boolean=False))
print(chi_square(X='x1', Y='x2', Z=[], data=df, boolean=True, significance_level=0.05))

# 独立の場合
print('(chi_squared, p_value, dof) =',chi_square(X='x1', Y='x2', Z=[], data=df2, boolean=False))
print(chi_square(X='x1', Y='x2', Z=[], data=df2, boolean=True, significance_level=0.05))

(chi_squared, p_value, dof) = (64.50981396941253, 9.605273040037e-16, 1)
False
(chi_squared, p_value, dof) = (0.0005846494441932367, 0.980709409791787, 1)
True