Nichtparametrische Tests in der Experimentanalyse anwenden

Versuchsplanung mit Python

James Chapman

Curriculum Manager, DataCamp

Wann nichtparametrische Tests nutzen

Voraussetzungen parametrischer Tests nicht erfüllt
Daten auf Ordinalskala oder nicht normalverteilt
Robust gegenüber Ausreißern und nichtlinearer Struktur

Schiefe Verteilung

Nichtparametrische Methoden erkunden

Nichtparametrische Methoden für Daten, die Annahmen nicht erfüllen
Mann–Whitney-U-Test: vergleicht zwei unabhängige Gruppen
Kruskal–Wallis-Test: vergleicht mehr als zwei Gruppen

Nicht-normalverteilte Daten

Nichtparametrische Daten visualisieren

Violinplots: Verteilungen über Gruppen visualisieren

condensed_data = mineral_rocks[mineral_rocks['RockType'].isin(['Igneous', 'Metamorphic'])]

sns.violinplot(x='RockType', y='MineralHardness', data=condensed_data)

Violinplot der Mineralhärte nach Gesteinstyp (magmatisch vs. metamorph)

Nichtparametrische Daten visualisieren

Boxenplot: besserer Einblick in die Verteilungsform

sns.boxenplot(x='RockType', y='MineralHardness', data=mineral_rocks)

Boxenplot der Mineralhärte über Gesteinstypen

Nichtparametrische Tests anwenden – Mann-Whitney U

from scipy.stats import mannwhitneyu, kruskal
u_stat, u_pval = mannwhitneyu(
    mineral_rocks[mineral_rocks['RockType'] == 'Igneous']['MineralHardness'],
    mineral_rocks[mineral_rocks['RockType'] == 'Sedimentary']['MineralHardness']
)

print(f"Mann-Whitney U test p-value: {u_pval:.4f}")

Mann-Whitney U test p-value: 0.9724

Nichtparametrische Tests anwenden – Kruskal–Wallis

k_stat, k_pval = kruskal(
    mineral_rocks[mineral_rocks['RockType'] == 'Igneous']['MineralHardness'],
    mineral_rocks[mineral_rocks['RockType'] == 'Sedimentary']['MineralHardness'],
    mineral_rocks[mineral_rocks['RockType'] == 'Metamorphic']['MineralHardness']
)

print(f"Kruskal-Wallis test p-value: {k_pval:.4f}")

Kruskal-Wallis test p-value: 0.0630

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