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手动绘制R语言Logistic回归模型的外部验证校准曲线(Calibration curve)(2)

时间:2022-10-30 14:30:07

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手动绘制R语言Logistic回归模型的外部验证校准曲线(Calibration curve)(2)

校准曲线图表示的是预测值和实际值的差距,作为预测模型的重要部分,目前很多函数能绘制校准曲线。

一般分为两种,一种是通过Hosmer-Lemeshow检验,把P值分为10等分,求出每等分的预测值和实际值的差距

另外一种是calibration函数重抽样绘制连续的校准图

我们既往文章《手动绘制logistic回归预测模型校准曲线》已经进行了手动绘制logistic回归预测模型校准曲线,有粉丝后台问怎么进行外部数据的校准曲线验证,其实外部数据主要是数据和P值不同,其他都是一样的,绘制起来非常简单,今天我们来演示一下。

我们先导入数据,继续使用我们的早产数据,

library(ggplot2)library(rms)bc<-read.csv("E:/r/test/zaochan.csv",sep=',',header=TRUE)

这是一个关于早产低体重儿的数据(公众号回复:早产数据,可以获得该数据),低于2500g被认为是低体重儿。数据解释如下:low 是否是小于2500g早产低体重儿,age 母亲的年龄,lwt 末次月经体重,race 种族,smoke 孕期抽烟,ptl 早产史(计数),ht 有高血压病史,ui 子宫过敏,ftv 早孕时看医生的次数,bwt 新生儿体重数值。

我们先把分类变量转成因子

bc$race<-ifelse(bc$race=="black",1,ifelse(bc$race=="white",2,3))bc$smoke<-ifelse(bc$smoke=="nonsmoker",0,1)bc$race<-factor(bc$race)bc$ht<-factor(bc$ht)bc$ui<-factor(bc$ui)

外部验证需要外部数据,我们没有外部数据,这里把数据分为2部分,一部分建模,另一部当外部数据来验证。

set.seed(123)tr1<- sample(nrow(bc),0.6*nrow(bc))##随机无放抽取bc_train <- bc[tr1,]#60%数据集bc_test<- bc[-tr1,]#40%数据集

这样我们就生成了bc_train,bc_test这2个数据集,我们用bc_train来建模,bc_test来验证模型。

建立模型

fit<-glm(low ~ age + lwt + race + smoke + ptl + ht + ui + ftv,family = binomial("logit"),data = bc_train )

生成概率

pr1<- predict(fit,type = c("response"))#得出预测概率

外部数据生成概率

pr2 <- predict(fit,newdata= bc_test,type = c("response"))

生成两个数据的结局变量

y1<-bc_train[, "low"]y2<-bc_test[, "low"]

OK,生成了概率和结局变量就可以绘图了,参照我上篇文章的方法就可以了,这里直接走下代码,因为是外部验证,所以用的是pr2和y2

p<-pr2y =y2sor <- order(p)p <- p[sor]y <- y[sor]groep <- cut2(p, g = 10)meanpred <- round(tapply(p, groep, mean), 3)meanobs <- round(tapply(y, groep, mean), 3)plot(meanpred, meanobs,xlab = "Predicted risk", ylab = "Observed risk", pch = 16, ps = 2, xlim = c(0, 1), ylim = c(0, 1), cex.lab = 1.2, cex.axis = 1.1, las = 1)abline(0, 1, col = "grey", lwd = 1, lty = 1)

这样外部验证的校准曲线就生成了,如果想偷懒一点可以使用我自己编写的一个小程序,绘制校准曲线还算方便,函数的主体为

gg2<-function(data,p,y,group=1,leb)

名字乱取的,不要在意这些小细节,这个函数有5个输出,可以用来进行单独的和分类的校准曲线,如果我们绘制单独的校准曲线需要data, p, y 这3个指标,就是:数据集,预测概率和结果变量,

我们操作一下,先做出bc_train建模数据的校准曲线

plot1<-gg2(bc_train,pr1,y1)

生成了一个plot1的数据,

把plot1填入下方代码中,其他都不用改,当然你想自己调整也是可以的

ggplot(plot1, aes(x=meanpred, y=meanobs)) + geom_errorbar(aes(ymin=meanobs-1.96*se, ymax=meanobs+1.96*se), width=.02)+annotate(geom = "segment", x = 0, y = 0, xend =1, yend = 1)+expand_limits(x = 0, y = 0) + scale_x_continuous(expand = c(0, 0)) + scale_y_continuous(expand = c(0, 0))+geom_point(size=3, shape=21, fill="white")+xlab("预测概率")+ylab("实际概率")

bc_test验证数据的校准曲线

plot2<-gg2(bc_test,pr2,y2)

也是把plot2填入ggplot就可以了,其他不用改,当然你想自己调整也是可以的

ggplot(plot2, aes(x=meanpred, y=meanobs)) + geom_errorbar(aes(ymin=meanobs-1.96*se, ymax=meanobs+1.96*se), width=.02)+annotate(geom = "segment", x = 0, y = 0, xend =1, yend = 1)+expand_limits(x = 0, y = 0) + scale_x_continuous(expand = c(0, 0)) + scale_y_continuous(expand = c(0, 0))+geom_point(size=3, shape=21, fill="white")+xlab("预测概率")+ylab("实际概率")

这样,外部数据的校准曲线也出来了,可以看出验证能力差了很多。

如果你想再懒一点,直接使用我的升级版gg3程序直接出图也可以

gg3(bc_train,pr1,y1)

gg3(bc_test,pr2,y2)

其实gg3就是 gg2把ggplot的绘图部分添加了进来,虽然可以直接绘图,但是减弱了你对图形的修改,我建议还是使用gg2比较好,使用了gg3其实和使用其他R包绘制校准曲线也没什么不同了。还有一点这两个程序都需要rms包和ggplot2包支持,这两个包要加载进来。

OK,本章结束,需要我的自定义函数的请公众号回复:代码。

下期说下怎么绘制这种图

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