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医学统计模型

卡方检验(自动选取最优求解器)

先看列联表有多稀,再在 Pearson、Yates 校正与 Fisher 精确检验之间切换,避免一律套大样本卡方。

更新日期 2026-08-29 组间差异

这篇能回答什么

自动求解器回答的是:「这张定类 × 定类表,该用哪一种独立性算法」。它不发明第四种检验,只按维度和期望频数在 Pearson χ²、Yates 连续性校正、Fisher 精确概率之间切换,并告诉你最终采用了哪一行。你要写进论文的是被选中的方法名、统计量与 p,而不是「系统觉得最优」五个字。

适合:还没把握格子稀不稀,又必须做独立性推断的问卷或四格表——例如学生性别 × 就读年级。已经决定只报 Pearson 时,直接用卡方检验;方案书写明小样本精确法时,用Fisher精确检验;只要组内百分比、先不下 p 值,用列联(交叉)分析。

什么时候不该用

注册试验或预设分析计划要求「无论格子如何都用 Pearson」时,不要事后改用本求解器来挑选更漂亮的 p。单变量是否符合理论比例,用卡方拟合优度检验。有混杂层要合并,用分层卡方分析,自动求解器不会替你做 MH。

如何选择方法

协议已锁死方法 → 去对应模块,不要让求解器改口。协议未锁、表可能稀疏 → 本页。2×2 且明显 E<5 → 求解器多半落到 Fisher;r×c 且绝大多数 E≥5 → 落到 Pearson。这和差异性分析自动求解器不同:后者在 t / ANOVA / 卡方之间推荐哪一类问题,本页只在卡方家族内部换引擎。

  • 自动求解器:同一张独立列联表,按期望规则切换 Pearson / Yates / Fisher。

  • 卡方检验:始终按 Pearson 报告(外加效应量)。

  • Fisher精确检验:用户指定精确概率,不自动退回 χ²。

  • 列联(交叉)分析:只描述格子与组内占比。

输入、输出与限制

输入

至少两个定类字段,构成一张独立样本列联表。工作台在「分析变量」勾选学生性别、就读年级、学校办学性质时,会对每对定类组合评估期望再选引擎。定量成绩列不要勾进来。

  • 分析变量:最少 1 个,界面上限 20 个;独立性检验至少需要 2 个定类列。

  • 表规格:2×2 与 r×c 的切换规则不同,以结果里「采用的方法」为准。

输出

教学表先给出一侧三个类的边缘频数与占比,以及有效 N。完整输出应点明本次用的是 Pearson、Yates 还是 Fisher。热力图用来扫稀疏格,期望与 p 仍以表为准。

产品限制

  • 切换规则是产品实现,不必等于某本教材「一律 E<5 就 Fisher」的口诀。

  • 一次勾选多列会生成多张表,每张表可以选中不同引擎。

  • 编号列会被隐藏;高基数定类会制造大量 E<1 的格子。

  • 求解器不会自动做分层 MH,也不会处理配对四格。

案例

研究问题。 学生问卷要判断性别与就读年级(或办学性质)是否独立,但事先不知道交叉后会不会出现期望小于 5 的格子,因而不想预先锁死 Pearson 或 Fisher。

教学口径把表的一侧三个类记为类别 A / B / C(对应年级三档):A 75(29.41%)、B 71(27.84%)、C 109(42.75%),合计 255。C 是主导类。边缘都不算罕见,但交叉后仍可能在某一性别×年级格子上变稀——这正是交给求解器的理由。下载学生问卷后勾选同一组定类列可走通路径。

下载教学示例表(学生问卷)

在 StatsX 中操作

  1. 步骤 1 · 上传表格

    打开工作台,将 Excel / CSV / JSON 拖入上传区。本案例使用学生问卷 xlsx,确认工作表为「有效样本数据」。单文件不超过 20 MB。

  2. 步骤 2 · 查看画像与质量

    确认性别、年级、办学性质为定类,并扫一眼年级三档是否严重偏斜。连续兴趣分不要当作类别。

  3. 步骤 3 · 选择自动求解器

    在算法目录搜索「自动选取」或「最优求解器」,点选卡方检验(自动选取最优求解器),而不是普通卡方或拟合优度。

  4. 步骤 4 · 指定变量并运行

    分析变量勾选学生性别、就读年级、学校办学性质。点击运行分析,让系统按每张表的期望选引擎。

  5. 步骤 5 · 阅读结果

    先看「采用的方法」,再读统计量与 p,最后用热力图找浅色格子。论文方法节应写出实际采用的引擎名称。

StatsX 工作台上传学生问卷
将教学示例表拖入工作台上传区。
列画像确认定类字段
列画像给出唯一值个数,便于预估表会不会稀疏。
在目录中选择卡方自动求解器
在算法目录中选定「卡方检验(自动选取最优求解器)」。
为自动求解器勾选性别、年级与办学性质
分析变量勾选学生性别、就读年级、学校办学性质后运行。

如何阅读输出

类别 A / B / C 是列联表一侧的三个类(教学上对应就读年级三档),不是三种求解器。A 75(29.41%),B 71(27.84%),C 109(42.75%),N=255。C 占 42.75%,边缘上没有「一类只剩个位数」。求解器真正看的是交叉后的期望 E_{ij}=n_{i.}n_{.j}/N:某一性别在 B 档若人数偏少,E 仍可能掉到 5 以下,从而从 Pearson 切到 Yates 或 Fisher。

卡方检验(自动选取最优求解器)结果表
项目类别统计量取值
卡方检验(自动选取最优求解器)类别 A频数75
卡方检验(自动选取最优求解器)类别 B频数71
卡方检验(自动选取最优求解器)类别 C频数109
卡方检验(自动选取最优求解器)合计有效样本 N255
卡方检验(自动选取最优求解器)类别 A占比(%)29.41
卡方检验(自动选取最优求解器)类别 B占比(%)27.84
卡方检验(自动选取最优求解器)类别 C占比(%)42.75

左右滑动可查看完整表格

教学示例表在 StatsX 工作台中的计算结果口径。

卡方自动求解器工作台结果表
工作台边缘构成表,三类人数应与上表一致。
三组与三水平交叉密度热力图
热力图:组 3 × 水平 B=45 最深,组 3 × 水平 A=8 最浅。浅格是检查期望的信号;图合计不必等于 N=255。

【自动求解·年级边缘】N=255,三档 75 / 71 / 109。热力图出现观测=8 的浅格时,先算该格期望:若 E<5 且表是 2×2,求解器倾向 Fisher 或 Yates;若是 3×2 且只有少数格偏小,仍可能留在 Pearson 并在脚注写出最小 E。不要看见 p 更大就改回 Pearson,也不要看见 p 更小就改成 Fisher——方法在看表之前决定,或接受求解器的预先规则并如实报告。

解读顺序:有效 N → 边缘是否偏斜 → 最小观测/最小期望 → 采用的方法 → 统计量与 p。Cramer’s V 若同时给出,仍建议报告,避免大样本把很弱的关联做成「自动 Fisher 也显著」。本页教学表没有把 V 写进四列表,写论文时以运行后的效应量列为准。

理论与公式

Pearson 统计量把观测与独立假设下的期望比较。Yates 只用于 2×2,把每个 |O−E| 减去 0.5 再平方,目的是让离散分布的 p 更接近精确概率。Fisher 则在固定边缘下枚举超几何概率,不再走卡方近似。

产品侧的常用切换(教学口径,以结果注明为准):2×2 且 min E<5 或 N 很小 → Fisher;2×2 且 1≤min E<5、N 中等 → 可走 Yates;r×c 满足 Cochran 经验(没有 E<1,且 E<5 的格子不超过 20%)→ Pearson,否则合并类别或 Fisher。本例边缘 75 / 71 / 109、N=255,多数 2×3 表会留在 Pearson;一旦交叉出类似热力图里观测=8 且同行同列都偏斜的格子,最小 E 就要单独核对。

注意事项

  • 先看 p 再决定用 Pearson 还是 Fisher,属于 p-hacking,审稿不接受。

  • Yates 往往更保守,与未校正 Pearson、Fisher 三者 p 可以不一致,必须声明用了哪一个。

  • 多张表各自选引擎时,论文应逐张写方法,不要笼统写「均采用卡方」。

  • 自动求解管的是独立样本表;配对设计仍须 McNemar,分层混杂须 MH。

  • 高基数班级、学号会被切成巨大稀疏表,应先合并稀有类。

  • 边缘 C 占 42.75% 并不保证所有交叉格都安全,期望取决于两边边缘的乘积。

常见问题

参考文献

  • Cochran, W. G. Some methods for strengthening the common χ² tests. Biometrics, 1954, 10(4): 417–451.

  • Yates, F. Contingency tables involving small numbers and the χ² test. Supplement to the Journal of the Royal Statistical Society, 1934, 1(2): 217–235.

  • Fisher, R. A. Statistical Methods for Research Workers. Oliver & Boyd.

  • Agresti, A. Categorical Data Analysis. Wiley.