R数据分析:如何用lavaan包做结构方程模型,实例解析

 

今天给大家写一个非常经典的结构方程模型的例子,这个例子是用来研究精神错乱的,模型总共有3个因子,一个社会经济地位SES,另外两个分别是1967年和1971年的精神错乱alien。每个因子两个测量指标,其中社会经济地位SES是以教育education和职业sei两个指标变量测量,精神错乱alien用无力感powerless和混乱anomia两个指标测量。

我们想验证的模型结构为1966年的SES会对1967年和1971年的精神错乱造成影响,而1967年的精神错乱会对1971年的精神错乱有影响。同时模型允许精神错乱的测量指标间有共变。

根据以上的叙述我们可以就写出模型:

# 协方差矩阵
wheaton.cov = as.matrix(read.csv('D:/接单数据/bootcamp/dataset/wheaton_cov.csv', row.names=1))

wheaton.model = '
  # 测量模型
    ses     =~ education + sei
    alien67 =~ anomia67 + powerless67
    alien71 =~ anomia71 + powerless71
 
  # 结构模型
    alien71 ~ aa*alien67 + ses
    alien67 ~ sa*ses
 
  # 残差相关
    anomia67 ~~ anomia71
    powerless67 ~~ powerless71

  # 间接效应
    IndirectEffect := sa*aa
'
alienation <- sem(wheaton.model, sample.cov=wheaton.cov, sample.nobs=932)

我们的模型图示如下:

R数据分析:如何用lavaan包做结构方程模型,实例解析

 

### 如何用R语言lavaan实现结构方程模型(SEM) #### 安装与加载必要的软件 在使用 `lavaan` 之前,需先安装并加载该以及可能需要的其他辅助工具。以下是基本的操作步骤: ```r install.packages("lavaan") # 如果尚未安装,则运行此命令 library(lavaan) # 加载lavaan ``` 如果涉及更复杂的建模需求,可以考虑额外安装一些支持,例如用于数据可视化或高级统计分析的。 --- #### 数据准备 在执行 SEM 建模前,通常需要对原始数据进行清理和预处理。这一步骤括但不限于缺失值处理、异常值检测、变量标准化等[^3]。 假设有一个名为 `myData.csv` 的文件存储了研究所需的数据集,可以通过以下方式导入到 R 中: ```r data <- read.csv("myData.csv", header = TRUE, na.strings = c("", "NA")) summary(data) # 查看数据摘要 str(data) # 检查数据结构 ``` 对于非正态分布或者存在大量缺失值的情况,可采用特定技术调整数据质量。例如,当某些连续型变量呈现偏斜时,可通过 Box-Cox 转换来改善其特性;而对于离散类别型特征,则应定义因子编码方案[^4]。 --- #### 构造路径图与指定模型语法 Lavaan 使用一种简洁明了的语言来描述潜在关系网络中的各个组成部分——观测指标及其背后的隐含因素之间相互作用机制。下面给出一个简单的例子说明如何书写这样的语法规则: 假设有三个外显变量 (X1,X2,Y),它们共同反映两个不可见的概念 F1 和 F2 。其中前者作为预测者影响后者的结果表现 Y ,那么对应的表达式如下所示: ```text F1 =~ X1 + X2 # 表示潜变量F1由观察变量X1和X2衡量 Y ~ b * F1 # 显示回归效应b连接自变数至依变数间的关系 ``` 注意这里使用的符号含义:“~=”表示测量部分,“~”代表结构性关联[^1]。 --- #### 执行模型拟合过程 一旦完成上述准备工作之后,就可以调用函数 `sem()` 来计算最佳参数估计值,并返回关于整体适配度的信息报告。具体法如下列代码片段所展示那样简单直接: ```r modelSyntax <- ' F1 =~ X1 + X2 # 测量模型 Y ~ b * F1 # 结构模型 ' fitModel <- sem(modelSyntax, data=data) summary(fitModel, fit.measures=TRUE, standardized=TRUE) ``` 此处选项 `standardized=TRUE` 请求输出标准解以便于解释大小差异显著性的程度;而设置 `fit.measures=TRUE` 则允许查看多种常用的全局评价指数如 CFI、TLI、RMSEA 等数值[^5]。 --- #### 进行模型诊断与优化改进 最后阶段重点在于验证所得结论的有效性和可靠性方面的工作上。一方面要仔细审查残差矩阵是否存在明显模式提示未被捕捉的重要信息源;另一方面也要关注局部误差点位是否合理分配从而指导后续修正方向的选择[^2]。 --- #### 可视化结果 为了便于理解和交流研究成果,常常还需要借助图形手段展现主要发现要点。推荐尝试 ggplot2 或 qgraph 库绘制清晰直观的效果图表。 ```r library(qgraph) qgraph::qgraph(semPlot::semPaths(fitModel), layout="spring") ``` 以上即为完整的流程概述,涵盖了从初步探索直至最终汇报整个周期内的关键环节。 ---
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