統計処理の初歩

例１）統計データファイルから読み出し、平均・分散・標準偏差の表示

//program file name: "heikin.cpp"
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <iomanip>
#include <cmath>
using namespace std;

int main (int argc, char *argv[]) {
	//変数の宣言。
	char hensumei[128];
	int n, kazu;
	float gokei = 0, bunsan = 0, heikin;
	float atai[100];

	//コマンドライン引数が１つでない場合は、使用法を表示して終了する。
	if(argc != 2) {
		cout << "Usage: heikin <filename>\n";
		return 1;
	}

	//ファイルを開く。エラーの場合はその旨表示して終了する。
	ifstream fin(argv[1]);
	if(!fin) {
		cout << "Can't open input file!\n";
		return 1;
	}

	//ファイルからの入力。
	fin >> hensumei;
	fin >> kazu;
	for (n=1; n<=kazu; n++) {
		fin >> atai[n];
		gokei = gokei + atai[n];
	}
	fin.close();

	//平均の算出。
	heikin = gokei / kazu;
	//分散の算出。
	for (n=1; n<=kazu; n++) {
		bunsan = bunsan + (atai[n] - heikin) * (atai[n] - heikin);
	}
	bunsan = bunsan / kazu;

	//結果の画面への出力。
	cout << "\n";
	cout << "variable: " << hensumei << "\n";
	cout << "obs. value     z-score\n";
	for (n=1; n<=kazu; n++) {
		cout << setw(4) << n << setw(6) << atai[n]
			<< setw(12) << (atai[n] - heikin) / sqrt(bunsan) << "\n";
	}
	cout << "\n";
	cout << "sum: " << gokei << "\n";
	cout << "mean: " << heikin << "\n";
	cout << "variance: " << bunsan << "\n";
	cout << "standard deviation: " << sqrt(bunsan) << "\n";

	return 0;
}


例２）ファイルから読み出し、共分散、相関係数、回帰係数の算出と表示

//program file name: "kaiki.cpp"
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <cmath>
using namespace std;

main (int argc, char *argv[]) {
	//変数の宣言。
	char hensumei1[128], hensumei2[128];
	int n, kazu1, kazu2;
	float heikin1 = 0, heikin2 = 0;
	float bunsan1 = 0, bunsan2 = 0, kyobunsan = 0;
	float soukan, kaiki_a, kaiki_b;
	float atai1[100], atai2[100];

	//コマンドライン引数が２つでない場合は、使用法を表示して終了する。
	if(argc != 3) {
		cerr << "Usage: kaiki <filename1> <filename2>\n";
		return 1;
	}

	//ファイル１を開く。エラーの場合はその旨表示して終了する。
	ifstream fin1(argv[1]);
	if(!fin1) {
		cerr << "Can't open input file1.\n";
		return 1;
	}

	//ファイルからの入力。
	fin1 >> hensumei1;
	fin1 >> kazu1;
	for (n=1; n<=kazu1; n++) {
		fin1 >> atai1[n];
		heikin1 = heikin1 + atai1[n];
	}
	fin1.close();

	//ファイル２を開く。エラーの場合はその旨表示して終了する。
	ifstream fin2(argv[2]);
	if(!fin2) {
		cerr << "Can't open input file2.\n";
		return 1;
	}

	//ファイル２からの入力。
	fin2 >> hensumei2;
	fin2 >> kazu2;
	for (n=1; n<=kazu2; n++) {
		fin2 >> atai2[n];
		heikin2 = heikin2 + atai2[n];
	}
	fin2.close();

	//ファイル１とファイル２の個体数が一致しない場合は、その旨表示して終了する。
	if (kazu1 != kazu2) {
		cout << "Numbers of observations do not match!\n";
		return 1;
	}

	//平均の算出。
	heikin1 = heikin1 / kazu1;
	heikin2 = heikin2 / kazu1;

	//分散・共分散・相関係数・回帰係数の算出。
	for (n=1; n<=kazu1; n++) {
		bunsan1 = bunsan1 + (atai1[n] - heikin1) * (atai1[n] - heikin1);
		bunsan2 = bunsan2 + (atai2[n] - heikin2) * (atai2[n] - heikin2);
		kyobunsan = kyobunsan + (atai1[n] - heikin1) * (atai2[n] - heikin2);
	}
	bunsan1 = bunsan1 / kazu1;
	bunsan2 = bunsan2 / kazu1;
	kyobunsan = kyobunsan / kazu1;
	soukan = kyobunsan / (sqrt(bunsan1) * sqrt(bunsan2));
	kaiki_b = soukan * (sqrt(bunsan2) / sqrt(bunsan1));
	kaiki_a = heikin2 - kaiki_b * heikin1;
	
	//結果の画面への出力。
	cout << "\n";
	cout << "variable1: " << hensumei1 << "\n";
	cout << "mean1: " << heikin1 << "\n";
	cout << "standard deviation1: " << sqrt(bunsan1) << "\n";
	cout << "variable2: " << hensumei2 << "\n";
	cout << "mean2: " << heikin2 << "\n";
	cout << "standard deviation2: " << sqrt(bunsan2) << "\n";
	cout << "covariance: " << kyobunsan << "\n";
	cout << "correlation coefficient: " << soukan << "\n";
	cout << "regression coefficient [a]: " << kaiki_a << "\n";
	cout << "regression coefficient [b]: " << kaiki_b << "\n";

	return 0;
}