python实现裂区试验方差分析

方差分析（Analysis of Variance，ANOVA）是一种统计方法，用于比较三个或三个以上组别的平均值是否存在显著差异。它通过比较组内变异和组间变异的大小来判断组别间的平均值是否有显著差异。

方差分析通常用于以下情况：

• 当研究者希望比较三个或三个以上组别的平均值时。
• 当研究者希望了解某个因素对于因变量的影响是否显著。

方差分析的基本假设包括对各组数据的正态性、方差齐性和独立性的要求。通过方差分析，可以得出组别间的平均值是否存在显著差异，以及各组之间的比较结果。

方差分析的基本模型可以表示为：
$$Y_{ij}=\mu +{\alpha }_i+{\epsilon }_{ij}$$
其中，$(Y_{ij})$表示第i组第j个观测值，$(\mu )$表示总体均值，$({\alpha }_i)$表示第i组的效应，$({\epsilon }_{ij})$表示误差。

方差分析是一种重要的统计方法，可以帮助研究者进行多组别的平均值比较和因素影响分析。

以裂区试验为例，实现方差分析并将其结果保存为Excel的代码如下：

import pandas as pd
from statsmodels.formula.api import ols
from statsmodels.stats.anova import anova_lm# 加载数据集
data = pd.read_excel(r'path\to\yourdata\data.xlsx')# 定义要分析的变量列表
variables = ['荚数', '籽粒数', '百粒重', '实际产量', 'R2LAI', 'R5LAI', 'R2干物质', 'R5干物质']# 创建一个空的DataFrame来存储所有ANOVA结果
all_anova_results = pd.DataFrame()# 循环分析每个变量
for var in variables:
# C(主区因子):C(区组)为主区误差，所有方差项计算后的残余误差为幅区误差formula = f'{var} ~ C(区组) + C(主区因子) + C(主区因子):C(区组) + C(幅区因子) + C(幅区因子):C(主区因子)'lm = ols(formula, data).fit()anova_results = anova_lm(lm, typ=2)anova_results['Variable'] = var  # 添加一个新列来标识变量all_anova_results = all_anova_results.append(anova_results.reset_index())# 重设索引，并删除不需要的中间索引列
all_anova_results.reset_index(drop=True, inplace=True)# 输出所有ANOVA结果到Excel文件
output_path = r'path\to\anova_results2021.xlsx'
all_anova_results.to_excel(output_path, index=False)print(f"ANOVA results are saved to {output_path}")

数据要求的格式为长表，内容包括主区因子、幅区因子、区组和各个变量的数据这些列

但目前python进行多重比较后自动在图表中标注多重比较结果尚不如R语言方便