Statsmodels抛出“在exp中溢出”和“在日志中除以零”警告,伪R平方是-inf

时间:2017-09-12 09:42:54

标签: python statistics logistic-regression statsmodels

我想使用Statsmodels在Python中进行Logistic回归。

X和y各有750行,y是二进制结果,X是10个特征(包括截距)。

以下是X的前12行(最后一列是截距):

      lngdp_      lnpop    sxp      sxp2    gy1    frac  etdo4590  geogia  \
0   7.367709  16.293980  0.190  0.036100 -1.682   132.0         1   0.916   
1   7.509883  16.436258  0.193  0.037249  2.843   132.0         1   0.916   
2   7.759187  16.589224  0.269  0.072361  4.986   132.0         1   0.916   
3   7.922261  16.742384  0.368  0.135424  3.261   132.0         1   0.916   
4   8.002359  16.901037  0.170  0.028900  1.602   132.0         1   0.916   
5   7.929126  17.034786  0.179  0.032041 -1.465   132.0         1   0.916   
6   6.594413  15.627563  0.360  0.129600 -9.321  4134.0         0   0.648   
7   6.448889  16.037861  0.476  0.226576 -2.356  3822.0         0   0.648   
8   8.520786  16.919334  0.048  0.002304  2.349   434.0         1   0.858   
9   8.637107  16.991980  0.050  0.002500  2.326   434.0         1   0.858   
10  8.708144  17.075489  0.042  0.001764  1.421   465.0         1   0.858   
11  8.780480  17.151779  0.080  0.006400  1.447   496.0         1   0.858   

    peace  intercept  
0    24.0        1.0  
1    84.0        1.0  
2   144.0        1.0  
3   204.0        1.0  
4   264.0        1.0  
5   324.0        1.0  
6     1.0        1.0  
7    16.0        1.0  
8   112.0        1.0  
9   172.0        1.0  
10  232.0        1.0  
11  292.0        1.0  

这是我的代码:

import statsmodels.api as sm

logit = sm.Logit(y, X, missing='drop')
result = logit.fit()
print(result.summary())

这是输出:

     Optimization terminated successfully.

     Current function value: inf

     Iterations 9
     

/home/ipattern/anaconda3/lib/python3.6/site-packages/statsmodels/discrete/discrete_model.py:1214:   RuntimeWarning:在exp中遇到溢出   返回1 /(1 + np.exp(-X))

     

/home/ipattern/anaconda3/lib/python3.6/site-packages/statsmodels/discrete/discrete_model.py:1264:   运行时警告:在日志中遇到零除   返回   np.sum(np.log(self.cdf(Q * np.dot(X,则params))))

                           Logit Regression Results                           
==============================================================================
Dep. Variable:                  warsa   No. Observations:                  750
Model:                          Logit   Df Residuals:                      740
Method:                           MLE   Df Model:                            9
Date:                Tue, 12 Sep 2017   Pseudo R-squ.:                    -inf
Time:                        11:16:58   Log-Likelihood:                   -inf
converged:                       True   LL-Null:                   -4.6237e+05
                                        LLR p-value:                     1.000
==============================================================================
                 coef    std err          z      P>|z|      [0.025      0.975]
------------------------------------------------------------------------------
lngdp_        -0.9504      0.245     -3.872      0.000      -1.431      -0.469
lnpop          0.5105      0.128      3.975      0.000       0.259       0.762
sxp           16.7734      5.206      3.222      0.001       6.569      26.978
sxp2         -23.8004     10.040     -2.371      0.018     -43.478      -4.123
gy1           -0.0980      0.041     -2.362      0.018      -0.179      -0.017
frac          -0.0002    9.2e-05     -2.695      0.007      -0.000   -6.76e-05
etdo4590       0.4801      0.328      1.463      0.144      -0.163       1.124
geogia        -0.9919      0.909     -1.091      0.275      -2.774       0.790
peace         -0.0038      0.001     -3.808      0.000      -0.006      -0.002
intercept     -3.4375      2.486     -1.383      0.167      -8.310       1.435
==============================================================================

底部的系数,std err,p值等是正确的(我知道这是因为我有“解决方案”)。

但是你可以看到我认为Current function value is inf错了。

我得到两个警告。显然,statsmodels执行np.exp(BIGNUMBER),例如np.exp(999)和某个地方的np.log(0)。

Pseudo R-squ. is -infLog-Likelihood is -inf,我认为不应该是-inf

那么我做错了什么?

编辑:

X.describe():

           lngdp_       lnpop         sxp        sxp2         gy1  \
count  750.000000  750.000000  750.000000  750.000000  750.000000   
mean     7.766948   15.702191    0.155329    0.043837    1.529772   
std      1.045121    1.645154    0.140486    0.082838    3.546621   
min      5.402678   11.900227    0.002000    0.000004  -13.088000   
25%      6.882694   14.723123    0.056000    0.003136   -0.411250   
50%      7.696212   15.680984    0.111000    0.012321    1.801000   
75%      8.669355   16.652981    0.203000    0.041209    3.625750   
max      9.851826   20.908354    0.935000    0.874225   14.409000   

              frac    etdo4590      geogia       peace  intercept  
count   750.000000  750.000000  750.000000  750.000000      750.0  
mean   1812.777333    0.437333    0.600263  348.209333        1.0  
std    1982.106029    0.496388    0.209362  160.941996        0.0  
min      12.000000    0.000000    0.000000    1.000000        1.0  
25%     176.000000    0.000000    0.489250  232.000000        1.0  
50%     864.000000    0.000000    0.608000  352.000000        1.0  
75%    3375.000000    1.000000    0.763000  472.000000        1.0  
max    6975.000000    1.000000    0.971000  592.000000        1.0 

logit.loglikeobs(result.params):

array([ -4.61803704e+01,  -2.26983454e+02,  -2.66741244e+02,
        -2.60206733e+02,  -4.75585266e+02,  -1.76454554e+00,
        -4.86048292e-01,  -8.02300533e-01,             -inf,
                   -inf,             -inf,             -inf,
                   -inf,             -inf,             -inf,
                   -inf,             -inf,             -inf,
                   -inf,             -inf,             -inf,
                   -inf,             -inf,             -inf,
                   -inf,             -inf,             -inf,
                   -inf,             -inf,             -inf,
                   -inf,             -inf,  -6.02780923e+02,
        -4.12209348e+02,  -6.42901288e+02,  -6.94331125e+02,
                   -inf,             -inf,             -inf,
                   -inf,             -inf,             -inf,
                   -inf,             -inf,             -inf, ...

(logit.exog * np.array(result.params))。min(0):

array([ -9.36347474,   6.07506083,   0.03354677, -20.80694575,
        -1.41162588,  -1.72895247,   0.        ,  -0.9631801 ,
        -2.23188846,  -3.4374963 ])

数据集:

X:https://pastebin.com/VRNSepBg

y:https://pastebin.com/j2Udyc7m

1 个答案:

答案 0 :(得分:4)

我很惊讶它仍然在这种情况下收敛。

当x值很大时,在Logit或Poisson中使用exp函数溢出会出现收敛问题。通常可以通过重新缩放回归量来避免这种情况。

然而,在这种情况下,我的猜测是x中的异常值。第6列的值为4134.0,而其他值则小得多。

您可以检查每个观察logit.loglikeobs(result.params)的对数似然,以查看哪些观察结果可能会导致问题,其中logit是引用模型的名称

每个预测器的贡献也可能有所帮助,例如

np.argmax(np.abs(logit.exog * result.params), 0)

(logit.exog * result.params).min(0)

如果它只是一个或几个观察结果,那么放弃它们可能有所帮助。重新调整exog很可能对此没有帮助,因为在收敛时它只会通过重新调整估计系数来补偿。

同时检查是否存在编码错误或较大的值作为缺失值的占位符。

修改

鉴于loglikeobs中-inf的数量似乎很大,我认为可能存在比异常值更基本的问题,因为Logit模型不是正确指定的最大似然模型数据集。

一般两个可能性(因为我还没有看到数据集):

完美分离:Logit假设预测的概率远离零和一。在某些情况下,解释变量或它们的组合允许完全预测因变量。在这种情况下,参数要么未被识别,要么转到正负无穷大。实际参数估计取决于优化的收敛标准。 Statsmodels Logit为此检测到一些情况,然后引发和PerfectSeparation异常,但它没有检测到部分分离的所有情况。

Logit或GLM-Binomial属于单参数线性指数族。在这种情况下,参数估计仅取决于指定的平均函数和隐含方差。它不要求正确指定似然函数。因此即使对于给定数据集的似然函数不正确,也可以获得良好(一致)的估计。在这种情况下,解是一个准最大似然估计,但对数似然值是无效的。

这可以产生这样的效果:在收敛和数值稳定性方面的结果取决于如何处理边缘或极端情况的计算细节。 Statsmodels正在剪切值以使它们在某些情况下远离边界但尚未到处。

困难在于弄清楚如何处理数值问题并避免返回"某些"当基础模型不适合或与数据不兼容时,数字不会警告用户。

也许llf = -inf是"正确"在这种情况下回答,任何有限数字只是-inf的近似值。也许它只是一个数值问题,因为函数以双精度实现的方式。