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// Copyright ©2017 The Gonum Authors. All rights reserved.
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// Use of this source code is governed by a BSD-style
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// license that can be found in the LICENSE file.
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package distuv
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import (
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"math"
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"golang.org/x/exp/rand"
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"gonum.org/v1/gonum/mathext"
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)
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// F implements the F-distribution, a two-parameter continuous distribution
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// with support over the positive real numbers.
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// The F-distribution has density function
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// sqrt(((d1*x)^d1) * d2^d2 / ((d1*x+d2)^(d1+d2))) / (x * B(d1/2,d2/2))
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// where B is the beta function.
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//
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// For more information, see https://en.wikipedia.org/wiki/F-distribution
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type F struct {
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D1 float64 // Degrees of freedom for the numerator
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D2 float64 // Degrees of freedom for the denominator
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Src rand.Source
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}
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// CDF computes the value of the cumulative density function at x.
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func (f F) CDF(x float64) float64 {
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return mathext.RegIncBeta(f.D1/2, f.D2/2, f.D1*x/(f.D1*x+f.D2))
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}
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// ExKurtosis returns the excess kurtosis of the distribution.
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//
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// ExKurtosis returns NaN if the D2 parameter is less or equal to 8.
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func (f F) ExKurtosis() float64 {
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if f.D2 <= 8 {
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return math.NaN()
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}
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return (12 / (f.D2 - 6)) * ((5*f.D2-22)/(f.D2-8) + ((f.D2-4)/f.D1)*((f.D2-2)/(f.D2-8))*((f.D2-2)/(f.D1+f.D2-2)))
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}
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// LogProb computes the natural logarithm of the value of the probability
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// density function at x.
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func (f F) LogProb(x float64) float64 {
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return 0.5*(f.D1*math.Log(f.D1*x)+f.D2*math.Log(f.D2)-(f.D1+f.D2)*math.Log(f.D1*x+f.D2)) - math.Log(x) - mathext.Lbeta(f.D1/2, f.D2/2)
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}
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// Mean returns the mean of the probability distribution.
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//
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// Mean returns NaN if the D2 parameter is less than or equal to 2.
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func (f F) Mean() float64 {
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if f.D2 <= 2 {
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return math.NaN()
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}
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return f.D2 / (f.D2 - 2)
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}
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// Mode returns the mode of the distribution.
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//
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// Mode returns NaN if the D1 parameter is less than or equal to 2.
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func (f F) Mode() float64 {
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if f.D1 <= 2 {
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return math.NaN()
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}
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return ((f.D1 - 2) / f.D1) * (f.D2 / (f.D2 + 2))
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}
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// NumParameters returns the number of parameters in the distribution.
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func (f F) NumParameters() int {
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return 2
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}
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// Prob computes the value of the probability density function at x.
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func (f F) Prob(x float64) float64 {
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return math.Exp(f.LogProb(x))
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}
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// Quantile returns the inverse of the cumulative distribution function.
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func (f F) Quantile(p float64) float64 {
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if p < 0 || p > 1 {
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panic(badPercentile)
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}
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y := mathext.InvRegIncBeta(0.5*f.D1, 0.5*f.D2, p)
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return f.D2 * y / (f.D1 * (1 - y))
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}
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// Rand returns a random sample drawn from the distribution.
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func (f F) Rand() float64 {
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u1 := ChiSquared{f.D1, f.Src}.Rand()
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u2 := ChiSquared{f.D2, f.Src}.Rand()
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return (u1 / f.D1) / (u2 / f.D2)
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}
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// Skewness returns the skewness of the distribution.
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//
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// Skewness returns NaN if the D2 parameter is less than or equal to 6.
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func (f F) Skewness() float64 {
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if f.D2 <= 6 {
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return math.NaN()
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}
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num := (2*f.D1 + f.D2 - 2) * math.Sqrt(8*(f.D2-4))
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den := (f.D2 - 6) * math.Sqrt(f.D1*(f.D1+f.D2-2))
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return num / den
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}
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// StdDev returns the standard deviation of the probability distribution.
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//
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// StdDev returns NaN if the D2 parameter is less than or equal to 4.
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func (f F) StdDev() float64 {
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if f.D2 <= 4 {
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return math.NaN()
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}
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return math.Sqrt(f.Variance())
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}
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// Survival returns the survival function (complementary CDF) at x.
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func (f F) Survival(x float64) float64 {
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return 1 - f.CDF(x)
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}
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// Variance returns the variance of the probability distribution.
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//
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// Variance returns NaN if the D2 parameter is less than or equal to 4.
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func (f F) Variance() float64 {
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|
if f.D2 <= 4 {
|
|
return math.NaN()
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|
}
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num := 2 * f.D2 * f.D2 * (f.D1 + f.D2 - 2)
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den := f.D1 * (f.D2 - 2) * (f.D2 - 2) * (f.D2 - 4)
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return num / den
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}
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