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// ========================================
// ANALIZADOR ESTADÍSTICO
// ========================================
class AnalizadorEstadisticoProfesional {
constructor() {
this.datos = null;
this.columnas = [];
this.resultados = {};
// NUEVO: Configuración del marco de investigación
this.configuracionInvestigacion = {
tipoEstudio: 'correlacional', // correlacional, descriptivo, experimental
nivelSignificancia: 0.05
};
// NUEVO: Dimensiones y estructura de las variables
this.dimensiones = {
// variable1: { dimension1: [items], dimension2: [items] }
// variable2: { dimension1: [items], dimension2: [items] }
};
}
// ========================================
// CONFIGURACIÓN DEL MARCO DE INVESTIGACIÓN
// ========================================
configurarMarcoInvestigacion(config) {
this.configuracionInvestigacion = {
...this.configuracionInvestigacion,
...config
};
return true;
}
obtenerMarcoInvestigacion() {
return this.configuracionInvestigacion;
}
// ========================================
// GESTIÓN DE DIMENSIONES
// ========================================
/**
* Configura las dimensiones de una variable
* @param {string} nombreVariable - Nombre de la variable principal
* @param {Object} dimensiones - Objeto con dimensiones y sus ítems
* Ejemplo: {
* "Atención": ["W1", "W2", "W3"],
* "Memoria": ["W4", "W5", "W6"]
* }
*/
configurarDimensiones(nombreVariable, dimensiones) {
if (!nombreVariable || typeof dimensiones !== 'object') {
throw new Error('Configuración de dimensiones inválida');
}
// Validar que los ítems existan en las columnas
const todosLosItems = Object.values(dimensiones).flat();
const itemsInvalidos = todosLosItems.filter(item => !this.columnas.includes(item));
if (itemsInvalidos.length > 0) {
console.warn(`Ítems no encontrados en los datos: ${itemsInvalidos.join(', ')}`);
}
this.dimensiones[nombreVariable] = dimensiones;
return true;
}
/**
* Parsea dimensiones desde formato string
* Formato: "Dimension1:Item1,Item2,Item3;Dimension2:Item4,Item5"
*/
parsearDimensionesDesdeString(nombreVariable, dimensionesStr) {
const dimensionesObj = {};
// Dividir por dimensiones (separadas por ;)
const dimensionesSplit = dimensionesStr.split(';').map(d => d.trim()).filter(d => d);
dimensionesSplit.forEach(dimStr => {
// Dividir dimensión:items
const partes = dimStr.split(':');
if (partes.length !== 2) return;
const nombreDimension = partes[0].trim();
const items = partes[1].split(',').map(i => i.trim()).filter(i => i);
if (nombreDimension && items.length > 0) {
dimensionesObj[nombreDimension] = items;
}
});
return this.configurarDimensiones(nombreVariable, dimensionesObj);
}
obtenerDimensiones(nombreVariable) {
return this.dimensiones[nombreVariable] || null;
}
obtenerTodasDimensiones() {
return this.dimensiones;
}
// ========================================
// CARGA DE DATOS
// ========================================
cargarDatos(datos) {
if (!datos || datos.length === 0) {
throw new Error('No hay datos para analizar');
}
this.datos = datos;
this.columnas = Object.keys(datos[0]);
// Una base de datos nueva invalida la configuración de dimensiones y los
// resultados anteriores (los ítems podrían no existir en estos datos).
this.dimensiones = {};
this.resultados = {};
return true;
}
cargarDesdeCSV(csvText) {
const lineas = csvText.trim().split('\n');
if (lineas.length < 2) {
throw new Error('El archivo CSV debe tener al menos encabezados y una fila de datos');
}
const delimitador = lineas[0].includes(';') ? ';' : ',';
const encabezados = lineas[0].split(delimitador).map(h => h.trim());
const datos = [];
for (let i = 1; i < lineas.length; i++) {
const valores = this.parsearLineaCSV(lineas[i], delimitador);
if (valores.length !== encabezados.length) continue;
const fila = {};
encabezados.forEach((encabezado, idx) => {
const valor = valores[idx].trim();
const numero = parseFloat(valor);
// Se almacena como número solo si el valor es realmente numérico;
// la comprobación se hace sobre el resultado de parseFloat para
// que coincida con la conversión (un '' o un texto queda como string).
fila[encabezado] = isNaN(numero) ? valor : numero;
});
datos.push(fila);
}
if (datos.length === 0) {
throw new Error('Ninguna fila coincide con el número de columnas del encabezado; revisa el delimitador o el formato del CSV');
}
return this.cargarDatos(datos);
}
parsearLineaCSV(linea, delimitador) {
// Respeta los campos entrecomillados para no partir un valor que
// contenga el delimitador (p. ej. "Lima, Perú").
const valores = [];
let dentroComillas = false;
let actual = '';
for (let i = 0; i < linea.length; i++) {
const caracter = linea[i];
if (caracter === '"') {
dentroComillas = !dentroComillas;
} else if (caracter === delimitador && !dentroComillas) {
valores.push(actual.trim());
actual = '';
} else {
actual += caracter;
}
}
valores.push(actual.trim());
return valores;
}
obtenerColumnas() {
return this.columnas;
}
// ========================================
// GENERACIÓN DE MARCO METODOLÓGICO
// (delegado) La redacción vive en InterpretacionesEstadisticas; aquí solo
// se aportan los datos que dependen del estado del analizador (dimensiones
// configuradas y configuración de la investigación).
// ========================================
_interpretaciones() {
const I = (typeof InterpretacionesEstadisticas !== 'undefined')
? InterpretacionesEstadisticas
: (typeof window !== 'undefined' ? window.InterpretacionesEstadisticas : null);
if (!I) {
throw new Error('El módulo InterpretacionesEstadisticas no está cargado (requerido para generar textos)');
}
return I;
}
generarPreguntaInvestigacion(var1, var2, unidadAnalisis, lugarContexto) {
return this._interpretaciones().generarPreguntaInvestigacion(var1, var2, unidadAnalisis, lugarContexto);
}
generarObjetivoGeneral(var1, var2, unidadAnalisis, lugarContexto) {
return this._interpretaciones().generarObjetivoGeneral(var1, var2, unidadAnalisis, lugarContexto);
}
generarObjetivosEspecificos(var1, var2) {
return this._interpretaciones().generarObjetivosEspecificos(
var1, var2, this.obtenerDimensiones(var1), this.obtenerDimensiones(var2)
);
}
generarHipotesis(var1, var2, unidadAnalisis, lugarContexto) {
return this._interpretaciones().generarHipotesis(var1, var2, unidadAnalisis, lugarContexto);
}
generarMarcoMetodologico(var1, var2, unidadAnalisis, lugarContexto) {
return this._interpretaciones().generarMarcoMetodologico(var1, var2, unidadAnalisis, lugarContexto, {
dimensiones1: this.obtenerDimensiones(var1),
dimensiones2: this.obtenerDimensiones(var2),
configuracion: this.configuracionInvestigacion
});
}
// ========================================
// ESTADÍSTICAS DESCRIPTIVAS
// ========================================
calcularDescriptivas(valores) {
if (valores.length === 0) {
throw new Error('No hay valores numéricos para calcular las estadísticas descriptivas');
}
const n = valores.length;
const suma = valores.reduce((a, b) => a + b, 0);
const media = suma / n;
// Varianza y desviación estándar
const varianza = valores
.map(v => Math.pow(v - media, 2))
.reduce((a, b) => a + b, 0) / (n - 1);
const desviacion = Math.sqrt(varianza);
const errorEstandar = desviacion / Math.sqrt(n);
// Ordenar para percentiles
const ordenados = [...valores].sort((a, b) => a - b);
const min = ordenados[0];
const max = ordenados[n - 1];
// Mediana
const mediana = n % 2 === 0
? (ordenados[n / 2 - 1] + ordenados[n / 2]) / 2
: ordenados[Math.floor(n / 2)];
// Cuartiles
const q1 = this.calcularPercentil(ordenados, 25);
const q3 = this.calcularPercentil(ordenados, 75);
// Asimetría
const asimetria = this.calcularAsimetria(valores, media, desviacion, n);
// Curtosis
const curtosis = this.calcularCurtosis(valores, media, desviacion, n);
return {
n: n,
media: media,
desviacion: desviacion,
varianza: varianza,
errorEstandar: errorEstandar,
min: min,
max: max,
rango: max - min,
mediana: mediana,
q1: q1,
q3: q3,
iqr: q3 - q1,
asimetria: asimetria,
curtosis: curtosis
};
}
calcularPercentil(ordenados, percentil) {
const index = (percentil / 100) * (ordenados.length - 1);
const lower = Math.floor(index);
const upper = Math.ceil(index);
const weight = index % 1;
if (lower === upper) {
return ordenados[lower];
}
return ordenados[lower] * (1 - weight) + ordenados[upper] * weight;
}
calcularAsimetria(valores, media, desviacion, n) {
if (desviacion === 0) return 0;
const suma = valores
.map(v => Math.pow((v - media) / desviacion, 3))
.reduce((a, b) => a + b, 0);
return (n / ((n - 1) * (n - 2))) * suma;
}
calcularCurtosis(valores, media, desviacion, n) {
if (desviacion === 0) return 0;
const suma = valores
.map(v => Math.pow((v - media) / desviacion, 4))
.reduce((a, b) => a + b, 0);
const kurtosis = (n * (n + 1) / ((n - 1) * (n - 2) * (n - 3))) * suma;
const ajuste = (3 * Math.pow(n - 1, 2)) / ((n - 2) * (n - 3));
return kurtosis - ajuste;
}
// ========================================
// PRUEBAS DE NORMALIDAD
// ========================================
pruebaDeNormalidad(nombreColumna) {
const valores = this.obtenerValoresNumericos(nombreColumna);
return this.evaluarNormalidad(valores);
}
// Evalúa el supuesto de normalidad sobre un arreglo de valores numéricos.
// Selección de prueba según N (Shapiro-Wilk si n < 50, Kolmogorov-Smirnov
// si n ≥ 50): convención intencional, no modificar.
evaluarNormalidad(valores) {
const n = valores.length;
if (n < 3) {
throw new Error('Se necesitan al menos 3 observaciones para la prueba de normalidad');
}
let resultado;
if (n < 50) {
resultado = this.shapiroWilk(valores);
resultado.prueba = 'Shapiro-Wilk';
resultado.razon = 'n < 50';
} else {
resultado = this.kolmogorovSmirnov(valores);
resultado.prueba = 'Kolmogorov-Smirnov (Lilliefors)';
resultado.razon = 'n ≥ 50';
}
resultado.n = n;
resultado.normal = resultado.pValor > 0.05;
resultado.decision = resultado.pValor > 0.05
? 'Los datos siguen una distribución normal (p > 0.05)'
: 'Los datos NO siguen una distribución normal (p ≤ 0.05)';
return resultado;
}
/**
* Prueba de Shapiro-Wilk según el algoritmo de Royston (1992, AS R94),
* el mismo que usan R y SPSS. Calcula los pesos a_i a partir de las
* puntuaciones normales esperadas (Blom) con las correcciones polinómicas
* de Royston, en lugar de un peso constante (que invalidaba el estadístico).
*/
shapiroWilk(valores) {
const n = valores.length;
const x = [...valores].sort((a, b) => a - b);
// Puntuaciones normales esperadas m_i y su norma
const m = new Array(n);
for (let i = 0; i < n; i++) {
m[i] = this.cuantilNormalEstandar((i + 1 - 0.375) / (n + 0.25));
}
const ssm = m.reduce((acc, v) => acc + v * v, 0);
const sqrtSsm = Math.sqrt(ssm);
const rsn = 1 / Math.sqrt(n);
const poly = (coef, valor) => coef.reduce((acc, c, idx) => acc + c * Math.pow(valor, idx), 0);
const c1 = [0, 0.221157, -0.147981, -2.071190, 4.434685, -2.706056];
const c2 = [0, 0.042981, -0.293762, -1.752461, 5.682633, -3.582633];
// Pesos a_i (antisimétricos: a[n-1-i] = -a[i])
const a = new Array(n).fill(0);
let aUltimo = m[n - 1] / sqrtSsm;
let phi, indiceMedio;
if (n > 5) {
let aPenultimo = m[n - 2] / sqrtSsm;
aUltimo = poly(c1, rsn) + aUltimo;
aPenultimo = poly(c2, rsn) + aPenultimo;
phi = (ssm - 2 * m[n - 1] * m[n - 1] - 2 * m[n - 2] * m[n - 2]) /
(1 - 2 * aUltimo * aUltimo - 2 * aPenultimo * aPenultimo);
a[n - 1] = aUltimo; a[0] = -aUltimo;
a[n - 2] = aPenultimo; a[1] = -aPenultimo;
indiceMedio = 2;
} else {
aUltimo = poly(c1, rsn) + aUltimo;
phi = (ssm - 2 * m[n - 1] * m[n - 1]) / (1 - 2 * aUltimo * aUltimo);
a[n - 1] = aUltimo; a[0] = -aUltimo;
indiceMedio = 1;
}
const sqrtPhi = Math.sqrt(phi);
for (let i = indiceMedio; i < n - indiceMedio; i++) {
a[i] = m[i] / sqrtPhi;
}
// Estadístico W = (Σ a_i x_(i))² / Σ (x_i - x̄)²
const media = x.reduce((s, v) => s + v, 0) / n;
let numerador = 0;
let denominador = 0;
for (let i = 0; i < n; i++) {
numerador += a[i] * x[i];
denominador += (x[i] - media) * (x[i] - media);
}
const W = denominador > 0 ? (numerador * numerador) / denominador : 0;
return {
estadistico: W,
pValor: this.estimarPValorShapiro(W, n)
};
}
/**
* p-valor de Shapiro-Wilk mediante la transformación de Royston (1992),
* con las ramas correspondientes a n = 3, 4 ≤ n ≤ 11 y n ≥ 12.
*/
estimarPValorShapiro(W, n) {
if (W <= 0 || W >= 1) {
return W >= 1 ? 1 : 0;
}
// Caso exacto para n = 3 (Royston)
if (n === 3) {
const p = (6 / Math.PI) * (Math.asin(Math.sqrt(W)) - Math.asin(Math.sqrt(0.75)));
return Math.max(0, Math.min(1, p));
}
const poly = (coef, valor) => coef.reduce((acc, c, idx) => acc + c * Math.pow(valor, idx), 0);
let w1, mu, sigma;
if (n <= 11) {
const gamma = poly([-2.273, 0.459], n);
w1 = -Math.log(gamma - Math.log(1 - W));
mu = poly([0.5440, -0.39978, 0.025054, -0.0006714], n);
sigma = Math.exp(poly([1.3822, -0.77857, 0.062767, -0.0020322], n));
} else {
const ln = Math.log(n);
w1 = Math.log(1 - W);
mu = poly([-1.5861, -0.31082, -0.083751, 0.0038915], ln);
sigma = Math.exp(poly([-0.4803, -0.082676, 0.0030302], ln));
}
const z = (w1 - mu) / sigma;
const p = 1 - this.distribucionNormalAcumulada(z);
return Math.max(0, Math.min(1, p));
}
/**
* Cuantil de la distribución normal estándar (función inversa de la CDF),
* mediante la aproximación racional de Acklam (precisión ~1e-9).
*/
cuantilNormalEstandar(p) {
if (p <= 0) return -Infinity;
if (p >= 1) return Infinity;
const a = [-3.969683028665376e+01, 2.209460984245205e+02, -2.759285104469687e+02,
1.383577518672690e+02, -3.066479806614716e+01, 2.506628277459239e+00];
const b = [-5.447609879822406e+01, 1.615858368580409e+02, -1.556989798598866e+02,
6.680131188771972e+01, -1.328068155288572e+01];
const c = [-7.784894002430293e-03, -3.223964580411365e-01, -2.400758277161838e+00,
-2.549732539343734e+00, 4.374664141464968e+00, 2.938163982698783e+00];
const d = [7.784695709041462e-03, 3.224671290700398e-01, 2.445134137142996e+00,
3.754408661907416e+00];
const pBajo = 0.02425;
const pAlto = 1 - pBajo;
let q, r;
if (p < pBajo) {
q = Math.sqrt(-2 * Math.log(p));
return (((((c[0] * q + c[1]) * q + c[2]) * q + c[3]) * q + c[4]) * q + c[5]) /
((((d[0] * q + d[1]) * q + d[2]) * q + d[3]) * q + 1);
} else if (p <= pAlto) {
q = p - 0.5;
r = q * q;
return (((((a[0] * r + a[1]) * r + a[2]) * r + a[3]) * r + a[4]) * r + a[5]) * q /
(((((b[0] * r + b[1]) * r + b[2]) * r + b[3]) * r + b[4]) * r + 1);
}
q = Math.sqrt(-2 * Math.log(1 - p));
return -(((((c[0] * q + c[1]) * q + c[2]) * q + c[3]) * q + c[4]) * q + c[5]) /
((((d[0] * q + d[1]) * q + d[2]) * q + d[3]) * q + 1);
}
kolmogorovSmirnov(valores) {
const n = valores.length;
const ordenados = [...valores].sort((a, b) => a - b);
const descriptivas = this.calcularDescriptivas(valores);
const media = descriptivas.media;
const desviacion = descriptivas.desviacion;
let D = 0;
for (let i = 0; i < n; i++) {
const z = (ordenados[i] - media) / desviacion;
const Fn = (i + 1) / n;
const Fz = this.distribucionNormalAcumulada(z);
const D1 = Math.abs(Fn - Fz);
const D2 = Math.abs(Fz - i / n);
D = Math.max(D, D1, D2);
}
const pValor = this.estimarPValorKS(D, n);
return {
estadistico: D,
pValor: pValor
};
}
/**
* p-valor del test de normalidad de Kolmogorov-Smirnov con parámetros
* estimados de la muestra (= test de Lilliefors). La distribución estándar
* de Kolmogorov es demasiado conservadora al estimar la media y la DE, por
* lo que se usa la aproximación de Dallal-Wilkinson (cola, p ≤ 0.1) y la de
* Khorzad (zona central), igual que nortest::lillie.test de R.
*/
estimarPValorKS(D, n) {
let dMod = D;
let nMod = n;
if (n > 100) {
dMod = D * Math.pow(n / 100, 0.49);
nMod = 100;
}
// Aproximación de Dallal-Wilkinson (precisa en la cola, p ≤ 0.1)
let p = Math.exp(
-7.01256 * dMod * dMod * (nMod + 2.78019)
+ 2.99587 * dMod * Math.sqrt(nMod + 2.78019)
- 0.122119 + 0.974598 / Math.sqrt(nMod) + 1.67997 / nMod
);
// Para p > 0.1, aproximación polinómica de Khorzad sobre el estadístico
// modificado (la cola de Dallal-Wilkinson deja de ser fiable ahí).
if (p > 0.1) {
const kk = (Math.sqrt(n) - 0.01 + 0.85 / Math.sqrt(n)) * D;
const k2 = kk * kk;
const k3 = k2 * kk;
const k4 = k3 * kk;
if (kk <= 0.302) {
p = 1;
} else if (kk <= 0.5) {
p = 2.76773 - 19.828315 * kk + 80.709644 * k2 - 138.55152 * k3 + 81.218052 * k4;
} else if (kk <= 0.9) {
p = -4.901232 + 40.662806 * kk - 97.490286 * k2 + 94.029866 * k3 - 32.355711 * k4;
} else if (kk <= 1.31) {
p = 6.198765 - 19.558097 * kk + 23.186922 * k2 - 12.234627 * k3 + 2.423045 * k4;
} else {
p = 0;
}
}
return Math.max(0, Math.min(1, p));
}
distribucionNormalAcumulada(z) {
const t = 1 / (1 + 0.2316419 * Math.abs(z));
const d = 0.3989423 * Math.exp(-z * z / 2);
const p = d * t * (0.3193815 + t * (-0.3565638 + t * (1.781478 + t * (-1.821256 + t * 1.330274))));
return z > 0 ? 1 - p : p;
}
// ========================================
// ANÁLISIS DE CORRELACIÓN
// ========================================
calcularCorrelacion(nombreColumna1, nombreColumna2, tipoPrueba = 'bilateral') {
// Eliminación por casos: conservar solo las filas con valor numérico en
// AMBAS columnas, para no desalinear los pares (un NaN en una sola
// variable desplazaría todos los pares siguientes).
const pares = (this.datos || [])
.map(fila => [parseFloat(fila[nombreColumna1]), parseFloat(fila[nombreColumna2])])
.filter(([a, b]) => isFinite(a) && isFinite(b));
if (pares.length < 3) {
throw new Error('Se necesitan al menos 3 pares de valores válidos');
}
const valores1 = pares.map(par => par[0]);
const valores2 = pares.map(par => par[1]);
// Una variable sin variabilidad (todos sus valores iguales) hace que la
// desviación sea 0 y el coeficiente quede indefinido (NaN). Se avisa con
// un mensaje claro en lugar de mostrar "NaN".
if (this.esConstante(valores1) || this.esConstante(valores2)) {
const nombreConstante = this.esConstante(valores1) ? nombreColumna1 : nombreColumna2;
throw new Error(`La variable "${nombreConstante}" no tiene variabilidad (todos sus valores son iguales); no es posible calcular la correlación.`);
}
const normalidad1 = this.evaluarNormalidad(valores1);
const normalidad2 = this.evaluarNormalidad(valores2);
let resultado = {};
if (normalidad1.normal && normalidad2.normal) {
resultado = this.correlacionPearson(valores1, valores2, tipoPrueba);
resultado.tipoCorrelacion = 'Pearson';
} else {
resultado = this.correlacionSpearman(valores1, valores2, tipoPrueba);
resultado.tipoCorrelacion = 'Spearman (Rho)';
}
resultado.normalidad1 = normalidad1;
resultado.normalidad2 = normalidad2;
resultado.interpretacion = this.interpretarCorrelacion(resultado.coeficiente, resultado.pValor);
resultado.tipoPrueba = tipoPrueba;
// Estadísticos adicionales para el reporte (descriptivos, grados de
// libertad, tamaño del efecto r² e intervalo de confianza del coeficiente).
resultado.descriptivas1 = this.calcularDescriptivas(valores1);
resultado.descriptivas2 = this.calcularDescriptivas(valores2);
resultado.gl = resultado.n - 2;
resultado.r2 = resultado.coeficiente * resultado.coeficiente;
resultado.intervaloConfianza = this.intervaloConfianzaR(
resultado.coeficiente, resultado.n, resultado.tipoCorrelacion
);
// Regresión lineal simple (var2 predicha desde var1). Solo se ofrece
// cuando se cumple el supuesto de normalidad (método paramétrico), por
// coherencia con el uso de Pearson.
if (resultado.tipoCorrelacion === 'Pearson') {
resultado.regresion = this.calcularRegresionLineal(valores1, valores2);
}
// Potencia estadística post-hoc (con el nivel de significancia configurado).
resultado.poder = this.calcularPoderEstadistico(
resultado.coeficiente, resultado.n, this.configuracionInvestigacion.nivelSignificancia
);
// Pares de valores (para el diagrama de dispersión de las dos variables).
resultado.valoresPareados = { x: valores1, y: valores2 };
return resultado;
}
/**
* Regresión lineal simple por mínimos cuadrados: predice `y` (criterio) a
* partir de `x` (predictor). Devuelve la pendiente y el intercepto, el
* coeficiente de determinación, el error estándar de estimación y la
* significancia de la pendiente (t de Student, gl = n − 2).
*/
calcularRegresionLineal(x, y) {
const n = x.length;
const mediaX = x.reduce((a, b) => a + b, 0) / n;
const mediaY = y.reduce((a, b) => a + b, 0) / n;
let sxy = 0, sxx = 0, syy = 0;
for (let i = 0; i < n; i++) {
const dx = x[i] - mediaX;
const dy = y[i] - mediaY;
sxy += dx * dy;
sxx += dx * dx;
syy += dy * dy;
}
const pendiente = sxy / sxx;
const intercepto = mediaY - pendiente * mediaX;
const r2 = (sxy * sxy) / (sxx * syy);
// Suma de cuadrados residual y errores estándar
const ssResidual = Math.max(0, syy - pendiente * sxy);
const errorEstandarEstimacion = n > 2 ? Math.sqrt(ssResidual / (n - 2)) : 0;
const errorEstandarPendiente = errorEstandarEstimacion / Math.sqrt(sxx);
const tPendiente = errorEstandarPendiente > 0 ? pendiente / errorEstandarPendiente : 0;
const pPendiente = this.calcularPValorT(Math.abs(tPendiente), n - 2);
return {
pendiente: pendiente,
intercepto: intercepto,
r2: r2,
errorEstandarEstimacion: errorEstandarEstimacion,
errorEstandarPendiente: errorEstandarPendiente,
tPendiente: tPendiente,
gl: n - 2,
pPendiente: pPendiente
};
}
// ========================================
// COMPARACIÓN DE GRUPOS (PRUEBA t / MANN-WHITNEY)
// ========================================
// p-valor de cola superior de la distribución F con df1, df2 grados de
// libertad: P(F > f) = I_{df2/(df2+df1·f)}(df2/2, df1/2).
calcularPValorF(f, df1, df2) {
if (f <= 0) return 1;
return this.betaIncompleta(df2 / (df2 + df1 * f), df2 / 2, df1 / 2);
}
/**
* Prueba de Levene (variante de Brown-Forsythe, basada en la mediana, más
* robusta ante no normalidad) para la igualdad de varianzas de dos grupos.
*/
pruebaLevene(grupos) {
const k = grupos.length;
const N = grupos.reduce((a, g) => a + g.length, 0);
// z_ij = |x_ij − mediana_i|
const z = grupos.map(g => {
const mediana = this.calcularDescriptivas(g).mediana;
return g.map(v => Math.abs(v - mediana));
});
const promedio = arr => arr.reduce((a, b) => a + b, 0) / arr.length;
const mediasGrupo = z.map(promedio);
const granMedia = promedio(z.flat());
let entre = 0;
let dentro = 0;
z.forEach((zi, i) => {
entre += zi.length * Math.pow(mediasGrupo[i] - granMedia, 2);
zi.forEach(v => { dentro += Math.pow(v - mediasGrupo[i], 2); });
});
const df1 = k - 1;
const df2 = N - k;
const F = dentro > 0 ? ((N - k) / (k - 1)) * (entre / dentro) : 0;
return {
estadistico: F,
df1: df1,
df2: df2,
pValor: this.calcularPValorF(F, df1, df2),
varianzasIguales: this.calcularPValorF(F, df1, df2) > 0.05
};
}
// Prueba t de Student para muestras independientes (varianzas iguales).
pruebaTStudent(grupo1, grupo2) {
const n1 = grupo1.length, n2 = grupo2.length;
const d1 = this.calcularDescriptivas(grupo1), d2 = this.calcularDescriptivas(grupo2);
const sp = Math.sqrt(((n1 - 1) * d1.varianza + (n2 - 1) * d2.varianza) / (n1 + n2 - 2));
const errorEstandar = sp * Math.sqrt(1 / n1 + 1 / n2);
const t = errorEstandar > 0 ? (d1.media - d2.media) / errorEstandar : 0;
const gl = n1 + n2 - 2;
return { prueba: 't de Student', estadistico: t, gl: gl, pValor: this.calcularPValorT(Math.abs(t), gl) };
}
// Prueba t de Welch (no asume varianzas iguales; gl de Welch-Satterthwaite).
pruebaTWelch(grupo1, grupo2) {
const n1 = grupo1.length, n2 = grupo2.length;
const d1 = this.calcularDescriptivas(grupo1), d2 = this.calcularDescriptivas(grupo2);
const v1 = d1.varianza / n1, v2 = d2.varianza / n2;
const errorEstandar = Math.sqrt(v1 + v2);
const t = errorEstandar > 0 ? (d1.media - d2.media) / errorEstandar : 0;
const gl = (v1 + v2) * (v1 + v2) / ((v1 * v1) / (n1 - 1) + (v2 * v2) / (n2 - 1));
return { prueba: 't de Welch', estadistico: t, gl: gl, pValor: this.calcularPValorT(Math.abs(t), gl) };
}
/**
* Prueba U de Mann-Whitney (no paramétrica) con aproximación normal y
* corrección por empates.
*/
pruebaMannWhitney(grupo1, grupo2) {
const n1 = grupo1.length, n2 = grupo2.length;
const N = n1 + n2;
// Rangos del conjunto combinado (promedio en empates)
const combinado = grupo1.map(v => ({ v, g: 1 })).concat(grupo2.map(v => ({ v, g: 2 })));
combinado.sort((a, b) => a.v - b.v);
const rangos = new Array(N);
const tamanosEmpate = [];
let i = 0;
while (i < N) {
let j = i;
while (j < N && combinado[j].v === combinado[i].v) j++;
const rangoPromedio = (i + 1 + j) / 2;
for (let r = i; r < j; r++) rangos[r] = rangoPromedio;
tamanosEmpate.push(j - i);
i = j;
}
let R1 = 0;
for (let r = 0; r < N; r++) if (combinado[r].g === 1) R1 += rangos[r];
const U1 = R1 - n1 * (n1 + 1) / 2;
const U = Math.min(U1, n1 * n2 - U1);
const muU = n1 * n2 / 2;
const sumaEmpates = tamanosEmpate.reduce((a, t) => a + (t * t * t - t), 0);
const sigmaU = Math.sqrt((n1 * n2 / 12) * ((N + 1) - sumaEmpates / (N * (N - 1))));
const z = sigmaU > 0 ? (U - muU) / sigmaU : 0;
const pValor = Math.min(1, 2 * (1 - this.distribucionNormalAcumulada(Math.abs(z))));
return { prueba: 'U de Mann-Whitney', U: U, z: z, pValor: pValor };
}
// Tamaño del efecto d de Cohen (con desviación estándar combinada).
calcularCohenD(grupo1, grupo2) {
const n1 = grupo1.length, n2 = grupo2.length;
const d1 = this.calcularDescriptivas(grupo1), d2 = this.calcularDescriptivas(grupo2);
const sp = Math.sqrt(((n1 - 1) * d1.varianza + (n2 - 1) * d2.varianza) / (n1 + n2 - 2));
const d = sp > 0 ? (d1.media - d2.media) / sp : 0;
return { d: d, interpretacion: this.interpretarCohenD(d) };
}
// Bandas del d de Cohen (1988).
interpretarCohenD(d) {
const ad = Math.abs(d);
if (ad < 0.2) return 'trivial';
if (ad < 0.5) return 'pequeño';
if (ad < 0.8) return 'mediano';
return 'grande';
}
/**
* Compara dos grupos en una variable cuantitativa eligiendo la prueba según
* los supuestos: si ambos grupos son normales, t de Student (Levene no
* significativo) o t de Welch (Levene significativo); en caso contrario, U
* de Mann-Whitney. Devuelve descriptivos por grupo, normalidad, Levene, la
* prueba aplicada, el tamaño del efecto (d de Cohen) y la decisión.
*/
compararGrupos(grupo1, grupo2, etiqueta1, etiqueta2) {
if (grupo1.length < 3 || grupo2.length < 3) {
throw new Error('Cada grupo necesita al menos 3 observaciones');
}
const normalidad1 = this.evaluarNormalidad(grupo1);
const normalidad2 = this.evaluarNormalidad(grupo2);
const levene = this.pruebaLevene([grupo1, grupo2]);
let prueba, parametrica;
if (normalidad1.normal && normalidad2.normal) {
parametrica = true;
prueba = levene.varianzasIguales
? this.pruebaTStudent(grupo1, grupo2)
: this.pruebaTWelch(grupo1, grupo2);
} else {
parametrica = false;
prueba = this.pruebaMannWhitney(grupo1, grupo2);
}
const alpha = this.configuracionInvestigacion.nivelSignificancia;
return {
etiqueta1: etiqueta1,
etiqueta2: etiqueta2,
descriptivas1: this.calcularDescriptivas(grupo1),
descriptivas2: this.calcularDescriptivas(grupo2),
normalidad1: normalidad1,
normalidad2: normalidad2,
levene: levene,
prueba: prueba,
parametrica: parametrica,
tamanoEfecto: this.calcularCohenD(grupo1, grupo2),
// Tamaño del efecto apropiado para la prueba no paramétrica:
// r de rangos = |Z| / raíz(N) (Cohen: .10 pequeño, .30 mediano, .50 grande)
tamanoEfectoRangos: (!parametrica && Number.isFinite(prueba.z)) ? (() => {
const r = Math.abs(prueba.z) / Math.sqrt(grupo1.length + grupo2.length);
return { r: r, interpretacion: r < 0.1 ? 'trivial' : r < 0.3 ? 'pequeño' : r < 0.5 ? 'mediano' : 'grande' };
})() : null,
alpha: alpha,
decision: prueba.pValor < alpha ? 'rechazar' : 'no_rechazar',
etiquetas: [etiqueta1, etiqueta2],
gruposDatos: [grupo1, grupo2]
};
}
/**
* Corrección de Holm (step-down de Bonferroni) para comparaciones
* múltiples. Controla la tasa de error familiar (FWER) sin supuestos de
* independencia. Devuelve los p ajustados en el MISMO orden de entrada.
* Procedimiento: ordenar p ascendente; p_adj(k) = max acumulado de
* min((m−k+1)·p(k), 1), garantizando monotonía.
*/
ajustarPValoresHolm(pvalores) {
const m = pvalores.length;
const orden = pvalores
.map((p, i) => ({ p: Number.isFinite(p) ? p : 1, i }))
.sort((a, b) => a.p - b.p);
const ajustados = new Array(m).fill(1);
let acumulado = 0;
orden.forEach((o, k) => {
const valor = Math.min((m - k) * o.p, 1);
acumulado = Math.max(acumulado, valor);
ajustados[o.i] = acumulado;
});
return ajustados;
}
// ========================================
// COMPARACIÓN DE VARIOS GRUPOS (ANOVA / KRUSKAL-WALLIS)
// ========================================
// Función gamma incompleta regularizada superior Q(a, x) (Numerical
// Recipes): por serie para x < a+1, por fracción continua en caso contrario.
gammaIncompletaQ(a, x) {
if (x <= 0) return 1;
if (x < a + 1) {
// Serie para P(a, x); Q = 1 − P
let ap = a;
let suma = 1 / a;
let termino = suma;
for (let i = 0; i < 200; i++) {
ap++;
termino *= x / ap;
suma += termino;
if (Math.abs(termino) < Math.abs(suma) * 1e-13) break;
}
const P = suma * Math.exp(-x + a * Math.log(x) - this.lnGamma(a));
return 1 - P;
}
// Fracción continua para Q(a, x) (método de Lentz)
const FPMIN = 1e-300;
const EPS = 1e-13;
let b = x + 1 - a;
let c = 1 / FPMIN;
let d = 1 / b;
let h = d;
for (let i = 1; i <= 200; i++) {
const an = -i * (i - a);
b += 2;
d = an * d + b;
if (Math.abs(d) < FPMIN) d = FPMIN;
c = b + an / c;
if (Math.abs(c) < FPMIN) c = FPMIN;
d = 1 / d;
const delta = d * c;
h *= delta;
if (Math.abs(delta - 1) < EPS) break;
}
return Math.exp(-x + a * Math.log(x) - this.lnGamma(a)) * h;
}
// p-valor (cola superior) de la distribución chi-cuadrado con `gl` gl.
calcularPValorChiCuadrado(x, gl) {
if (x <= 0) return 1;
return this.gammaIncompletaQ(gl / 2, x / 2);
}
/**
* ANOVA de una vía: compara las medias de k grupos. Devuelve F, sus grados
* de libertad, el p-valor y el tamaño del efecto eta² (proporción de
* varianza explicada).
*/
anovaUnaVia(grupos) {
const k = grupos.length;
const N = grupos.reduce((a, g) => a + g.length, 0);
const granMedia = grupos.flat().reduce((a, b) => a + b, 0) / N;
let ssEntre = 0, ssDentro = 0;
grupos.forEach(g => {
const media = g.reduce((a, b) => a + b, 0) / g.length;
ssEntre += g.length * Math.pow(media - granMedia, 2);
g.forEach(v => { ssDentro += Math.pow(v - media, 2); });
});
const ssTotal = ssEntre + ssDentro;
const glEntre = k - 1;
const glDentro = N - k;
const msEntre = ssEntre / glEntre;
const msDentro = ssDentro / glDentro;
const F = msDentro > 0 ? msEntre / msDentro : 0;
return {
prueba: 'ANOVA de una vía',
F: F,
glEntre: glEntre,
glDentro: glDentro,
pValor: this.calcularPValorF(F, glEntre, glDentro),
etaCuadrado: ssTotal > 0 ? ssEntre / ssTotal : 0
};
}
/**
* Prueba de Kruskal-Wallis (ANOVA no paramétrica por rangos) para k grupos,
* con corrección por empates. Tamaño del efecto épsilon² (Tomczak, 2014).
*/
kruskalWallis(grupos) {
const k = grupos.length;
const N = grupos.reduce((a, g) => a + g.length, 0);
const combinado = [];
grupos.forEach((g, indice) => g.forEach(v => combinado.push({ v, indice })));
combinado.sort((a, b) => a.v - b.v);
const rangos = new Array(N);
const tamanosEmpate = [];
let i = 0;
while (i < N) {
let j = i;
while (j < N && combinado[j].v === combinado[i].v) j++;
const rangoPromedio = (i + 1 + j) / 2;
for (let r = i; r < j; r++) rangos[r] = rangoPromedio;