显示LOESS回归线和置信区间的问题

Question

我在试图将LOESS回归与数据集竞争时遇到了一些问题。 我已经能够正确地创建该行，但我无法正确地绘制它。

我像这样浏览了这些数据。

animals.lo <- loess(X15p5 ~ Period, animals, weights = n.15p5)    
animals.lo    
summary(animals.lo)    
plot(X15p5~ Period, animals)    
lines(animals$X15p5, animals.lo, col="red")  

此时我收到了一个错误

“xy.coords（x，y）出错：'x'和'y'长度不同”

我四处搜索，看到这个问题可能是由于需要订购的点，所以我继续。

a <- order(animals$Period)    
lines(animals$X15p5[a], animals.lo$Period[a], col="red", lwd=3)  

此时没有任何错误，但黄土线仍未出现在情节中。 点正确显示，但不是线。

这类似于我使用的数据集......

structure(list(Site = c("Cat", "Dog", "Bear", "Chicken", "Cow",
"Bird", "Tiger", "Lion", "Leopard", "Wolf", "Puppy", "Kitten", 
"Emu", "Ostrich", "Elephant", "Sheep", "Goat", "Fish", "Iguana", 
"Monkey", "Gorilla", "Baboon", "Lemming", "Mouse", "Rat", "Hamster", 
"Eagle", "Parrot", "Crow", "Dove", "Falcon", "Hawk", "Sparrow", 
"Kite", "Chimpanzee", "Giraffe", "Bear", "Donkey", "Mule", "Horse", 
"Zebra", "Ox", "Snake", "Cobra", "Iguana", "Lizard", "Fly", "Mosquito", 
"Llama", "Butterfly", "Moth", "Worm", "Centipede", "Unicorn", 
"Pegasus", "Griffin", "Ogre", "Monster", "Demon", "Witch", "Vampire", 
"Mummy", "Ghoul", "Zombie"), Region = c(6L, 4L, 4L, 5L, 7L, 6L, 
2L, 4L, 6L, 7L, 7L, 4L, 6L, 4L, 4L, 4L, 4L, 3L, 4L, 4L, 4L, 4L, 
4L, 4L, 4L, 4L, 3L, 4L, 4L, 4L, 4L, 4L, 4L, 4L, 8L, 4L, 6L, 6L, 
4L, 2L, 7L, 4L, 2L, 2L, 7L, 3L, 4L, 7L, 4L, 4L, 4L, 7L, 7L, 4L, 
4L, 4L, 4L, 4L, 4L, 4L, 4L, 4L, 2L, 8L), Period = c(-2715, -3500, 
-3500, -4933.333333, -2715, -2715, -2715, -3500, -2715, -4350, 
-3500, -3500, -2950, -4350, -3650, -3500, -3500, -2715, -3650, 
-4350, -3500, -3500, -3400, -4350, -3500, -3500, -4350, -3900, 
-3808.333333, -4233.333333, -3500, -3900, -3958.333333, -3900, 
-3500, -3500, -3500, -2715, -3650, -2715, -2715, -2715, -2715, 
-3500, -2715, -2715, -3500, -4350, -3650, -3650, -4350, -5400, 
-3500, -3958.333333, -3400, -3400, -4350, -3600, -4350, -3650, 
-3500, -2715, -5400, -3500), Value = c(0.132625995, 0.163120567, 
0.228840125, 0.154931973, 0.110047847, 0.054347826, 0.188679245, 
0.245014245, 0.128378378, 0.021428571, 0.226277372, 0.176923077, 
0.104938272, 0.17659805, 0.143798024, 0.086956522, 0.0625, 0.160714286, 
0, 0.235588972, 0, 0, 0.208333333, 0.202247191, 0.364705882, 
0.174757282, 0, 0.4, 0.1, 0.184027778, 0.232876712, 0.160493827, 
0.74702381, 0.126984127, 0.080645161, 0.06557377, 0, 0.057692308, 
0.285714286, 0.489361702, 0.108695652, 0.377777778, 0, 0.522727273, 
0.024390244, 0.097560976, 0.275, 0, 0.0625, 0.255319149, 0.135135135, 
0.216216216, 0.222222222, 0.296296296, 0.222222222, 0.146341463, 
0.09375, 0.125, 0.041666667, 0.078947368, 0.2, 0.137931034, 0.571428571, 
0.142857143), Sample_size = c(188.5, 105.75, 79.75, 70, 52.25, 
46, 39.75, 39, 37, 35, 34.25, 32.5, 32.4, 30.76666667, 30.36666667, 
28.75, 28, 28, 28, 26.6, 25, 25, 24, 22.25, 21.25, 20.6, 20, 
20, 20, 19.2, 18.25, 18, 18, 16.8, 15.5, 15.25, 15, 13, 12.6, 
11.75, 11.5, 11.25, 11, 11, 10.25, 10.25, 10, 10, 9.6, 9.4, 9.25, 
9.25, 9, 9, 9, 8.2, 8, 8, 8, 7.6, 7.5, 7.25, 7, 7), Sample_sub = c(25, 
17.25, 18.25, 10.8452381, 5.75, 2.5, 7.5, 9.555555556, 4.75, 
0.75, 7.75, 5.75, 3.4, 5.433333333, 4.366666667, 2.5, 1.75, 4.5, 
0, 6.266666667, 0, 0, 5, 4.5, 7.75, 3.6, 0, 8, 2, 3.533333333, 
4.25, 2.888888889, 13.44642857, 2.133333333, 1.25, 1, 0, 0.75, 
3.6, 5.75, 1.25, 4.25, 0, 5.75, 0.25, 1, 2.75, 0, 0.6, 2.4, 1.25, 
2, 2, 2.666666667, 2, 1.2, 0.75, 1, 0.333333333, 0.6, 1.5, 1, 
4, 1)), .Names = c("Site", "Region", "Period", "Value", "Sample_size", 
"Sample_sub"), class = "data.frame", row.names = c(NA, -64L))

我已经为此工作了一段时间并试图尽可能多地阅读，但我还没有取得任何进展。 任何建议或指导将不胜感激。

---

对绘图添加置信区间的后续跟进

我一直试图在此页面上的网站上找到另一个示例后添加置信区间如何使用R获得LOWESS拟合的置信区间？ 。

该页面上给出的示例是：

plot(cars)
plx<-predict(loess(cars$dist ~ cars$speed), se=T)

lines(cars$speed,plx$fit)
lines(cars$speed,plx$fit - qt(0.975,plx$df)*plx$se, lty=2)
lines(cars$speed,plx$fit + qt(0.975,plx$df)*plx$se, lty=2)  

我改编为：

plot(X15p5 ~ Period, animals)
animals.lo2<-predict(loess(animals$X15p5 ~ animals$Period), se=T)
a <- order(animals$Period)
lines(animals$Period[a],animals.lo2$fit, col="red", lwd=3)
lines(animals$Period[a],animals.lo2$fit - qt(0.975,animals.lo2$df)*animals.lo2$se, lty=2)
lines(animals$Period[a],animals.lo2$fit + qt(0.975,animals.lo2$df)*animals.lo2$se, lty=2)

虽然这确实提供了置信区间，但回归线都是错误的。 我不确定它是否是predict功能或其他问题的问题。 再次感谢！

Answer 1

正确的代码

我四处搜索，看到这个问题可能是由于需要订购的点，所以我继续。

不，不。 订购问题与您看到的错误无关。 要克服错误，您需要更换

lines(animals$X15p5, animals.lo, col="red") 

同

lines(animals$Period, animals.lo$fitted, col="red") 

原因如下：

1. loess返回一个对象列表，而不是一个向量。 请参阅str(animals.lo)或names(animals.lo) 。
2. 为什么你用animals$X15p5作为x轴？ 你适合你的模型： X15p5 ~ Period ，所以x轴应该是Period 。

关于重新排序

您需要进行排序，因为默认情况下，R按顺序排列点。 以此为例：

set.seed(0); x <- runif(100, 0, 10)  ## x is not in order
set.seed(1); y <- sqrt(x)  ## plot curve y = sqrt(x)
par(mfrow = c(1,2))
plot(x, y, type = "l")  ## this is a mess!!
reorder <- order(x)
plot(x[reorder], y[reorder], type = "l")  ## this is nice

同样，做：

a <- order(animals$Period)    
lines(animals$Period[a], animals.lo$fitted[a], col="red", lwd=3)

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对置信区间进行跟进

尝试这个：

plot(X15p5 ~ Period, animals)
animals.lo <- loess(X15p5 ~ Period, animals)
pred <- predict(animals.lo, se = TRUE)
a <- order(animals$Period)
lines(animals$Period[a], pred$fit[a], col="red", lwd=3)
lines(animals$Period[a], pred$fit[a] - qt(0.975, pred$df)*pred$se[a],lty=2)
lines(animals$Period[a], pred$fit[a] - qt(0.975, pred$df)*pred$se[a],lty=2)

你忘了再次重新排序。 您需要重新排序两个拟合值以及标准误差。

现在， cars数据的dist ~ speed模型不需要重新排序。 因为：

is.unsorted(cars$speed)  ## FALSE

是的，数据已在那里排序。

注意我对您的代码进行了两处其他更改：

1. 我已经分开了loess电话和predict电话; 也许您不需要这样做，但通常将模型拟合和模型预测分开并保留两个对象的副本是一个好习惯。
2. 我已将loess(animals$X15p5 ~ animals$Period)改为loess(X15p5 ~ Period, animals) 。 在指定模型公式时使用$ sign是一个坏习惯。 我在https://stackoverflow.com/a/37307270/4891738上有另一个答案，显示了这种风格的缺点。 您可以在那里阅读“更新”部分。 我用glm作为例子，但对于lm ， glm ， loess ，事情是一样的。