{"id":3919,"date":"2023-07-14T18:26:54","date_gmt":"2023-07-14T18:26:54","guid":{"rendered":"https:\/\/statorials.org\/de\/kubische-regressionspython\/"},"modified":"2023-07-14T18:26:54","modified_gmt":"2023-07-14T18:26:54","slug":"kubische-regressionspython","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/statorials.org\/de\/kubische-regressionspython\/","title":{"rendered":"So f\u00fchren sie eine kubische regression in python durch"},"content":{"rendered":"<p><\/p>\n<hr>\n<p><span style=\"color: #000000;\"><strong>Die kubische Regression<\/strong> ist ein Regressionstyp, mit dem wir die Beziehung zwischen einer Pr\u00e4diktorvariablen und einer Antwortvariablen quantifizieren k\u00f6nnen, wenn die Beziehung zwischen den Variablen nichtlinear ist.<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">In diesem Tutorial wird erkl\u00e4rt, wie man eine kubische Regression in Python durchf\u00fchrt.<\/span><\/p>\n<h2> <strong><span style=\"color: #000000;\">Beispiel: kubische Regression in Python<\/span><\/strong><\/h2>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Angenommen, wir haben den folgenden Pandas-DataFrame, der zwei Variablen (x und y) enth\u00e4lt:<\/span><\/p>\n<pre style=\"background-color: #ececec; font-size: 15px;\"> <strong><span style=\"color: #107d3f;\">import<\/span> pandas <span style=\"color: #107d3f;\">as<\/span> pd\n\n<span style=\"color: #008080;\">#createDataFrame\n<\/span>df = pd. <span style=\"color: #3366ff;\">DataFrame<\/span> ({' <span style=\"color: #ff0000;\">x<\/span> ': [6, 9, 12, 16, 22, 28, 33, 40, 47, 51, 55, 60],\n                   ' <span style=\"color: #ff0000;\">y<\/span> ': [14, 28, 50, 64, 67, 57, 55, 57, 68, 74, 88, 110]})\n\n<span style=\"color: #008080;\">#view DataFrame\n<\/span><span style=\"color: #008000;\">print<\/span> (df)\n\n     xy\n0 6 14\n1 9 28\n2 12 50\n3 16 64\n4 22 67\n5 28 57\n6 33 55\n7 40 57\n8 47 68\n9 51 74\n10 55 88\n11 60 110\n<\/strong><\/pre>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Wenn wir ein einfaches Streudiagramm dieser Daten erstellen, k\u00f6nnen wir erkennen, dass die Beziehung zwischen den beiden Variablen nichtlinear ist:<\/span> <\/p>\n<pre style=\"background-color: #ececec; font-size: 15px;\"> <strong><span style=\"color: #107d3f;\">import <span style=\"color: #000000;\">matplotlib. <span style=\"color: #3366ff;\">pyplot<\/span><\/span> as <span style=\"color: #000000;\">plt<\/span>\n\n<span style=\"color: #000000;\"><span style=\"color: #008080;\">#create scatterplot\n<\/span>plt. <span style=\"color: #3366ff;\">scatter<\/span> (df. <span style=\"color: #3366ff;\">x<\/span> , df. <span style=\"color: #3366ff;\">y<\/span> )<\/span><\/span><\/strong> <\/pre>\n<p><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" class=\" wp-image-31513 aligncenter\" src=\"https:\/\/statorials.org\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/cubique1.jpg\" alt=\"\" width=\"463\" height=\"341\" srcset=\"\" sizes=\"\"><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Wenn der Wert von x zunimmt, steigt y bis zu einem bestimmten Punkt, nimmt dann ab und nimmt dann wieder zu.<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Dieses Muster mit zwei \u201eKurven\u201c im Diagramm ist ein Hinweis auf eine kubische Beziehung zwischen den beiden Variablen.<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Dies bedeutet, dass ein kubisches Regressionsmodell ein guter Kandidat f\u00fcr die Quantifizierung der Beziehung zwischen den beiden Variablen ist.<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Um eine kubische Regression durchzuf\u00fchren, k\u00f6nnen wir mithilfe der <span style=\"color: #000000;\">Funktion<\/span> <a href=\"https:\/\/numpy.org\/doc\/stable\/reference\/generated\/numpy.polyfit.html\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">numpy.polyfit()<\/a> ein polynomiales Regressionsmodell mit Grad 3 anpassen:<\/span> <\/p>\n<pre style=\"background-color: #ececec; font-size: 15px;\"> <strong><span style=\"color: #107d3f;\">import<\/span> numpy <span style=\"color: #107d3f;\">as<\/span> np\n\n<span style=\"color: #008080;\">#fit cubic regression model\n<\/span>model = np. <span style=\"color: #3366ff;\">poly1d<\/span> (np. <span style=\"color: #3366ff;\">polyfit<\/span> (df. <span style=\"color: #3366ff;\">x<\/span> , df. <span style=\"color: #3366ff;\">y<\/span> , <span style=\"color: #000000;\">3))<\/span>\n\n<span style=\"color: #008080;\">#add fitted cubic regression line to scatterplot\n<\/span>polyline = np. <span style=\"color: #3366ff;\">linspace<\/span> (1, 60, 50)\nplt. <span style=\"color: #3366ff;\">scatter<\/span> (df. <span style=\"color: #3366ff;\">x<\/span> , df. <span style=\"color: #3366ff;\">y<\/span> )\nplt. <span style=\"color: #3366ff;\">plot<\/span> (polyline, model(polyline))\n\n<span style=\"color: #008080;\">#add axis labels\n<\/span>plt. <span style=\"color: #3366ff;\">xlabel<\/span> (' <span style=\"color: #ff0000;\">x<\/span> ')\nplt. <span style=\"color: #3366ff;\">ylabel<\/span> (' <span style=\"color: #ff0000;\">y<\/span> ')\n\n<span style=\"color: #008080;\">#displayplot\n<\/span>plt. <span style=\"color: #3366ff;\">show<\/span> ()<\/strong> <\/pre>\n<p><img decoding=\"async\" loading=\"lazy\" class=\"aligncenter wp-image-31514\" src=\"https:\/\/statorials.org\/wp-content\/uploads\/2023\/08\/cubique2.jpg\" alt=\"kubische Regression in Python\" width=\"547\" height=\"404\" srcset=\"\" sizes=\"\"><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Wir k\u00f6nnen die angepasste kubische Regressionsgleichung erhalten, indem wir die Modellkoeffizienten drucken:<\/span><\/p>\n<pre style=\"background-color: #ececec; font-size: 15px;\"> <strong><span style=\"color: #008000;\">print<\/span> (model)\n\n          3 2\n0.003302x - 0.3214x + 9.832x - 32.01\n<\/strong><\/pre>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Die angepasste kubische Regressionsgleichung lautet:<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\"><strong>y = 0,003302(x) <sup>3<\/sup> \u2013 0,3214(x) <sup>2<\/sup> + 9,832x \u2013 30,01<\/strong><\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Mit dieser Gleichung k\u00f6nnen wir den erwarteten Wert von y basierend auf dem Wert von x berechnen.<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Wenn x beispielsweise 30 ist, betr\u00e4gt der erwartete Wert f\u00fcr y 64,844:<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">y = 0,003302(30) <sup>3<\/sup> \u2013 0,3214(30) <sup>2<\/sup> + 9,832(30) \u2013 30,01 = 64,844<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Wir k\u00f6nnen auch eine kurze Funktion schreiben, um das R-Quadrat des Modells zu erhalten, das den Anteil der Varianz in der Antwortvariablen darstellt, der durch die Pr\u00e4diktorvariablen erkl\u00e4rt werden kann.<\/span><\/p>\n<pre style=\"background-color: #ececec; font-size: 15px;\"> <strong><span style=\"color: #008080;\">#define function to calculate r-squared<\/span>\n<span style=\"color: #008000;\">def<\/span> polyfit(x, y, degree):\n    results = {}\n    coeffs = np. <span style=\"color: #3366ff;\">polyfit<\/span> (x, y, degree)\n    p = np. <span style=\"color: #3366ff;\">poly1d<\/span> (coeffs)\n    <span style=\"color: #008080;\">#calculate r-squared<\/span>\n    yhat = p(x)\n    ybar = np. <span style=\"color: #3366ff;\">sum<\/span> (y)\/len(y)\n    ssreg = np. <span style=\"color: #3366ff;\">sum<\/span> ((yhat-ybar) <span style=\"color: #800080;\">**<\/span> 2)\n    sstot = np. <span style=\"color: #3366ff;\">sum<\/span> ((y - ybar) <span style=\"color: #800080;\">**<\/span> 2)\n    results[' <span style=\"color: #ff0000;\">r_squared<\/span> '] = ssreg \/ sstot\n\n    <span style=\"color: #008000;\">return<\/span> results\n\n<span style=\"color: #008080;\">#find r-squared of polynomial model with degree = 3\n<\/span>polyfit(df. <span style=\"color: #3366ff;\">x<\/span> , df. <span style=\"color: #3366ff;\">y<\/span> , 3)\n\n{'r_squared': 0.9632469890057967}\n<\/strong><\/pre>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">In diesem Beispiel betr\u00e4gt das R-Quadrat des Modells <strong>0,9632<\/strong> .<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Dies bedeutet, dass 96,32 % der Variation der Antwortvariablen durch die Pr\u00e4diktorvariable erkl\u00e4rt werden k\u00f6nnen.<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Da dieser Wert so hoch ist, zeigt er uns, dass das kubische Regressionsmodell die Beziehung zwischen den beiden Variablen gut quantifiziert.<\/span><\/p>\n<p> <span style=\"color: #000000;\"><strong>Verwandt:<\/strong> <a href=\"https:\/\/statorials.org\/de\/guter-r-quadrat-wert\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Was ist ein guter R-Quadrat-Wert?<\/a><\/span><\/p>\n<h2> <span style=\"color: #000000;\"><strong>Zus\u00e4tzliche Ressourcen<\/strong><\/span><\/h2>\n<p> <span style=\"color: #000000;\">Die folgenden Tutorials erkl\u00e4ren, wie Sie andere h\u00e4ufige Aufgaben in Python ausf\u00fchren:<\/span><\/p>\n<p> <a href=\"https:\/\/statorials.org\/de\/einfache-lineare-regression-in-python\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">So f\u00fchren Sie eine einfache lineare Regression in Python durch<\/a><br \/> <a href=\"https:\/\/statorials.org\/de\/quadratische-regressionspython\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">So f\u00fchren Sie eine quadratische Regression in Python durch<\/a><br \/> <a href=\"https:\/\/statorials.org\/de\/polynomregression-python\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener noreferrer\">So f\u00fchren Sie eine Polynomregression in Python durch<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Die kubische Regression ist ein Regressionstyp, mit dem wir die Beziehung zwischen einer Pr\u00e4diktorvariablen und einer Antwortvariablen quantifizieren k\u00f6nnen, wenn die Beziehung zwischen den Variablen nichtlinear ist. 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