使用Scipy vs Matlab拟合对数正态分布

Question

我正在尝试使用Scipy拟合对数正态分布.我之前已经使用Matlab完成了它,但由于需要将应用程序扩展到统计分析之外,我正在尝试在Scipy中重现拟合值.

下面是我用来拟合数据的Matlab代码:

% Read input data (one value per line)
x = [];
fid = fopen(file_path, 'r'); % reading is default action for fopen
disp('Reading network degree data...');
if fid == -1
    disp('[ERROR] Unable to open data file.')
else
    while ~feof(fid)
        [x] = [x fscanf(fid, '%f', [1])];

    end
    c = fclose(fid);
    if c == 0
         disp('File closed successfully.');
    else
        disp('[ERROR] There was a problem with closing the file.');
    end
end

[f,xx] = ecdf(x);
y = 1-f;

parmhat  = lognfit(x); % MLE estimate
mu = parmhat(1);
sigma = parmhat(2);

这是合适的情节:

现在这是我的Python代码,目的是实现相同的目标:

import math
from scipy import stats
from statsmodels.distributions.empirical_distribution import ECDF 

# The same input is read as a list in Python
ecdf_func = ECDF(degrees)
x = ecdf_func.x
ccdf = 1-ecdf_func.y

# Fit data
shape, loc, scale = stats.lognorm.fit(degrees, floc=0)

# Parameters
sigma = shape # standard deviation
mu = math.log(scale) # meanlog of the distribution

fit_ccdf = stats.lognorm.sf(x, [sigma], floc=1, scale=scale) 

这是使用Python代码的适合度.

正如您所看到的,两组代码都能够产生良好的拟合,至少在视觉上是这样.

问题是估计的参数mu和sigma存在巨大差异.

来自Matlab:mu = 1.62 sigma = 1.29.来自Python:mu = 2.78 sigma = 1.74.

为什么会有这样的差异？

注意:我仔细检查了两组数据是否完全相同.相同数量的点,相同的分布.

非常感谢您的帮助!提前致谢.

其他信息:

import scipy
import numpy
import statsmodels

scipy.__version__
'0.9.0'

numpy.__version__
'1.6.1'

statsmodels.__version__
'0.5.0.dev-1bbd4ca'

版本的Matlab是R2011b.

版:

如下面的答案所示,故障在于Scipy 0.9.我能够使用Scipy 11.0从Matlab重现mu和sigma结果.

更新Scipy的简便方法是:

pip install --upgrade Scipy

如果你没有pip(你应该!):

sudo apt-get install pip

Answer 1

fitscipy 0.9.0 中的方法中存在一个错误,该错误已在scipy的更高版本中修复.

下面脚本的输出应该是:

Explicit formula:   mu = 4.99203450, sig = 0.81691086
Fit log(x) to norm: mu = 4.99203450, sig = 0.81691086
Fit x to lognorm:   mu = 4.99203468, sig = 0.81691081

但是scipy 0.9.0就是这样

Explicit formula:   mu = 4.99203450, sig = 0.81691086
Fit log(x) to norm: mu = 4.99203450, sig = 0.81691086
Fit x to lognorm:   mu = 4.23197270, sig = 1.11581240

以下测试脚本显示了获得相同结果的三种方法:

import numpy as np
from scipy import stats


def lognfit(x, ddof=0):
    x = np.asarray(x)
    logx = np.log(x)
    mu = logx.mean()
    sig = logx.std(ddof=ddof)
    return mu, sig


# A simple data set for easy reproducibility
x = np.array([50., 50, 100, 200, 200, 300, 500])

# Explicit formula
my_mu, my_sig = lognfit(x)

# Fit a normal distribution to log(x)
norm_mu, norm_sig = stats.norm.fit(np.log(x))

# Fit the lognormal distribution
lognorm_sig, _, lognorm_expmu = stats.lognorm.fit(x, floc=0)

print "Explicit formula:   mu = %10.8f, sig = %10.8f" % (my_mu, my_sig)
print "Fit log(x) to norm: mu = %10.8f, sig = %10.8f" % (norm_mu, norm_sig)
print "Fit x to lognorm:   mu = %10.8f, sig = %10.8f" % (np.log(lognorm_expmu), lognorm_sig)

有了ddof=1std中的选项.开发.计算使用无偏方差估计:

In [104]: x
Out[104]: array([  50.,   50.,  100.,  200.,  200.,  300.,  500.])

In [105]: lognfit(x, ddof=1)
Out[105]: (4.9920345004312647, 0.88236457185021866)

在matlab的lognfit文档中有一条说明,即当不使用审查时,lognfit使用方差的无偏估计的平方根计算sigma.这对应于在上面的代码中使用ddof = 1.