標準偏差を計算するJavaプログラム

標準偏差の計算を行うJavaのサンプルプログラムをまとめています。

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目次

このページの目次です。

1. 標準偏差とは
2. サンプルプログラム

参考書籍
もっと知識を広げるための参考
更新履歴

1. 標準偏差とは

標準偏差は以下の式で表現されます。Vxは分散です。

標準偏差を計算するプログラムのコードです。 統計の知識に関しては、『多変量解析法入門 (ライブラリ新数学大系) 』（永田靖）の第2章　統計的方法の基礎知識を参考にしています。

2. サンプルプログラム

標準偏差の計算を行うサンプルプログラムです。

計算クラス（Calculator.java）

計算を行うクラスです。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 計算クラス
 */
public class Calculator {

	/**
	 * 標準偏差を計算する
	 * @param items 項目リスト
	 * @return 結果
	 */
	public Double standardDeviation(final List<Double> items) {
		return Math.sqrt(variance(items));
	}

	/**
	 * 分散を計算する
	 * @param items 項目リスト
	 * @return 結果
	 */
	public Double variance(final List<Double> items) {
		int n = items.size();
		return sumOfSquares(items) / (n - 1);
	}

	/**
	 * 平方和を計算する
	 * @param items 項目リスト
	 * @return 結果
	 */
	public Double sumOfSquares(final List<Double> items) {
		Double xbar = average(items);
		List<Double> squares = new ArrayList<>();

		for (Double item : items) {
			Double sqare = (item - xbar) * (item - xbar);
			squares.add(sqare);
		}
		return sum(squares);
	}

	/**
	 * 平均値を計算する
	 * @param items 項目リスト
	 * @return 結果
	 */
	public Double average(final List<Double> items) {
		return sum(items) / items.size();
	}

	/**
	 * 総和を計算する
	 * @param items 項目リスト
	 * @return 結果
	 */
	public Double sum(final List<Double> items) {
		Double result = 0.0;

		for (Double item : items) {
			result += item;
		}
		return result;
	}
}

動作確認用クラス

動作確認用のクラスです。

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * サンプルのテスト用クラス
 */
public class SampleTest {

	public static void main(String[] args) {
		List<Double> items = prepareTestData();
		Calculator calc = new Calculator();
		Double xbar = calc.average(items);
		Double sx = calc.standardDeviation(items);
		printResult(items, xbar, sx);
	}

	private static List<Double> prepareTestData() {
		List<Double> items = new ArrayList<>();
		items.add(10.0);
		items.add(12.1);
		items.add(11.3);
		items.add(13.4);
		items.add(9.0);
		return items;
	}

	private static void printResult(List<Double> items, Double xbar, Double sx) {
		System.out.print("サンプル\t：");
		for (int i = 0; i < items.size(); i++) {
			if (i == 0) System.out.print(items.get(i));
			else System.out.print("," + items.get(i).toString());
		}
		System.out.print("\n");
		System.out.println("平均\t\t：" + xbar);
		System.out.println("標準偏差\t：" + sx);
	}
}

実行すると以下のように表示されます。

サンプル	：10.0,12.1,11.3,13.4,9.0
平均		：11.16
標準偏差	：1.7271363582531636

参考書籍

参考にしている書籍の情報をまとめています。

『入門　統計解析法』（永田靖）

『入門　統計解析法』の基本情報です。

『多変量解析法入門』（永田靖）

以下は『多変量解析法入門』の基本情報です。

もっと知識を広げるための参考

もっと知識を広げるための参考です。

Javaで学ぶ計算プログラム入門

Javaで学ぶ計算プログラムの入門コンテンツをテーマに記事まとめています。 簡単な平均値の計算プログラムから知識を補足しつつ系統立てて説明しています。 標準偏差、相関係数、連立方程式の解法プログラム、回帰分析などの統計解析などの計算プログラムを取り扱っています。

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更新履歴

• 2021/11/4 記事をUPしました。

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