quartz/content/math/statistic/anomaly_detection/IQR.md

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title: Interquartile Range
tags:
  - math
  - statistics
  - anomaly
date: 2024-10-08
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# What is IQR

**Interquartile Range**, IQR, 即四分位距。
基于IQR进行anomaly detection常用于检测非正太分布数据中的异常值，它通过数据的四分位数（Q1和Q3）来识别和去除异常值，较[Z-score](math/statistic/anomaly_detection/z_score.md)方法更适合处理有偏或非正态分布的数据。

- **第一四分位数（Q1）**：下四分位数，表示数据中最小25%的点所在位置。
- **第三四分位数（Q3）**：上四分位数，表示数据中最大25%的点所在位置。
- **四分位距（IQR）**：是Q3与Q1之间的差值，计算公式为：  
$$
IQR = Q3 - Q1
$$

# Algorithm Detail

1. **排序数据**：
    
    - 将数据从小到大排序。
2. **计算四分位数**：
    
    - **Q1**：找到排序后数据中第25%的位置。
    - **Q3**：找到排序后数据中第75%的位置。
3. **计算四分位距**：
    
    - IQR = Q3 - Q1，表示数据中间部分的扩展范围。
4. **设定上下限**：
    
    - 定义**下限**和**上限**，用于判断异常值。
    - **下限** = Q1 - 1.5 × IQR
    - **上限** = Q3 + 1.5 × IQR
    - 1.5倍IQR是一个常用的经验值，可以调整为其他倍数（如2倍或3倍），取决于具体应用场景。
5. **检测异常值**：
    
    - 任何小于下限或大于上限的数据点被认为是异常值。


# Pros and Cons

### 优点：

- **不依赖数据分布**：IQR算法不需要假设数据为正态分布，适合处理有偏分布或非对称分布的数据。
- **对极端值不敏感**：与Z-score不同，IQR不受极端值的影响，因为它依赖于中位数和四分位数，而非均值和标准差。

### 缺点：

- **对大规模数据集处理效率较低**：在大型数据集中计算四分位数和IQR可能会比较耗时。
- **对数据边界的敏感性**：虽然IQR能有效识别极端的异常值，但对于靠近上下界的边缘数据，可能会过度标记为异常。