echarts学习笔记之箱线图的分析与绘制详解

一、箱线图 Box-plot

箱线图(Boxplot)也称箱须图(Box-whisker Plot),它是用一组数据中的最小值、第一四分位数、中位数、第三四分位数和最大值来反映数据分布的中心位置和散布范围,可以粗略地看出数据是否具有对称性。通过将多组数据的箱线图画在同一坐标上,则可以清晰地显示各组数据的分布差异,为发现问题、改进流程提供线索。

什么是四分位数

箱线图需要用到统计学的四分位数(Quartile)的概念,所谓四分位数,就是把组中所有数据由小到大排列并分成四等份,处于三个分割点位置的数字就是四分位数。

  • 第一四分位数(Q1),又称“较小四分位数”或“下四分位数”,等于该样本中所有数值由小到大排列后第25%的数字。
  • 第二四分位数(Q2),又称“中位数”,等于该样本中所有数值由小到大排列后第50%的数字。
  • 第三四分位数(Q3),又称“较大四分位数”或“上四分位数”,等于该样本中所有数值由小到大排列后第75%的数字。
  • 第三四分位数与第一四分位数的差距又称四分位间距(InterQuartile Range,IQR)。

计算四分位数首先要确定Q1、Q2、Q3的位置(n表示数字的总个数):

  • Q1的位置=(n+1)/4
  • Q2的位置=(n+1)/2
  • Q3的位置=3(n+1)/4

对于数字个数为奇数的,其四分位数比较容易确定。例如,数字“5、47、48、15、42、41、7、39、45、40、35”共有11项,由小到大排列的结果为“5、7、15、35、39、40、41、42、45、47、48”,计算结果如下:

  • Q1的位置=(11+1)/4=3,该位置的数字是15。
  • Q2的位置=(11+1)/2=6,该位置的数字是40。
  • Q3的位置=3(11+1)/4=9,该位置的数字是45。

而对于数字个数为偶数的,其四分位数确定起来稍微繁琐一点。例如,数字“8、17、38、39、42、44”共有6项,位置计算结果如下:

  • Q1的位置=(6+1)/4=1.75
  • Q2的位置=(6+1)/2=3.5
  • Q3的位置=3(6+1)/4=5.25

这时的数字以数据连续为前提,由所确定位置的前后两个数字共同确定。例如,Q2的位置为3.5,则由第3个数字38和第4个数字39共同确定,计算方法是:38+(39-38)×3.5的小数部分,即38+1×0.5=38.5。该结果实际上是38和39的平均数。

同理,Q1、Q3的计算结果如下:

  • Q1 = 8+(17-8)×0.75=14.75
  • Q3 = 42+(44-42)×0.25=42.5

Excel为计算四分位数提供了QUARTILE(array,quart)函数,其中array参数用于指定要计算四分位数值的数组或数值型单元格区域,quart指定返回哪一个四分位值,可用值如下:

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