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Head First 统计学:从直觉到证据

先看清数据:观察单位与图表

目标:把一个经营问题转换成有明确口径的数据表,并选出能够回答它的图表。

街角咖啡的店长说:「最近大家都觉得等得太久。」这句话还不能直接计算。是从进门到离开,还是从付款到取杯?「大家」指所有顾客,还是留言的几个人?统计分析的第一步,是让不同人看到同一行数据时理解同一件事。

本课把一行定义为一张已付款订单,把等待时间定义为付款成功到全部饮品出齐的分钟数。订单号是标识,不是有大小意义的数量;饮品种类是分类变量;杯数是离散数值;等待时间是连续数值,即使记录时四舍五入到了整数分钟。

后续课程会用数据判断新流程是否改善等待。本课先留下问题和口径:希望缩短目标营业时段内,每张订单的平均等待时间。 这里的八张订单只是练习材料,不能代表所有营业日。

先把频数摆出来

八张订单的等待时间依次为 2、3、3、4、4、5、6、13 分钟。频数就是某个值出现的次数。小数据可以画点图,每个点代表一张订单:

分钟  订单
 2    ●
 3    ●●
 4    ●●
 5    ●
 6    ●
13    ●

这是一种按值列出的点图;如果在纸上改画水平数轴,6 与 13 之间必须留出相应距离。它比一句「有八张订单」多告诉我们:大部分集中在 2–6 分钟,13 分钟的订单值得查原因。

茎叶图也能保留原始值。令十位为「茎」、个位为「叶」,得到 0 | 2 3 3 4 4 5 6 与 1 | 3,图例为 1 | 3 = 13 分钟。数字较多时再分组,避免一开始就丢掉细节。

柱子的高度有时会骗人

如果比较美式、拿铁、茶的订单数,用条形图;类别之间没有连续距离,可以留空隙。如果看等待时间的分布,用直方图,横轴上的区间有真实宽度。

将数据分成以下区间,左边界包含、右边界不包含,例如 [0,4) 包括 0,却不包括 4:

等待区间频数组宽频数密度:频数 ÷ 组宽
[0,4)340.75
[4,8)441.00
[8,16)180.125

组宽不同时,用面积表示频数:最后一组宽 8、高 0.125,面积是 1。若直接让高度等于频数,宽组会凭更大的面积夸大视觉份量。若需要概率密度,再把上述高度除以总数 8,使所有面积之和等于 1。

想回答「8 分钟以内有多少」,累计前三个边界的频数:小于 4 分钟有 3 张,小于 8 分钟有 7 张,小于 16 分钟有 8 张。因此小于 8 分钟占 7/8 = 87.5%。累计频数只会持平或上升。

动手改一次分组

  1. 改用 [0,4)、[4,8)、[8,12)、[12,16) 四个等宽组。
  2. 逐个将八个观测值放入唯一一个组,检查总数仍为 8。
  3. 写出各组频数,并判断「大多数在 8 分钟以内」是否改变。
展开核对

频数为 3、4、0、1,对应频数密度为 0.75、1、0、0.25。小于 8 分钟仍为 7 张。分组改变了图形细节,没有改变原始记录。如果数出 9 张,先查边界值 4 是否被重复归组。

独立练习:为问题选图

店长另给出美式 12 单、拿铁 18 单、茶 10 单,以及周一至周五每天的总订单数。请选择图形分别回答「哪种饮品最多」与「本周订单如何变化」,再解释为什么不应把饮品编码 1、2、3 当连续数值画直方图。

参考答案

饮品用条形图,拿铁最多,占 18/40 = 45%;每天总订单数用按日期排序的折线图,观察时间变化。饮品代码之间的差值没有数量含义,交换编码不应改变结论,所以不能把代码间距当成连续尺度。条形图一般从零起画,否则柱长的比例会误导。

图看起来奇怪时,先检查单位、边界与总频数,再调整图形。发现异常值时回查订单记录;不要为了让图漂亮就删除它。在笔记中保留本课的八个数和口径,下一课将比较它们的「典型等待」。

参考资料