Quelle est l'histoire des boîtes à moustaches et comment la conception des «boîtes et moustaches» a-t-elle évolué?

De nombreuses sources datent de la conception classique de « boîte à moustaches » à John Tukey et son « complot schématique » de 1970. La conception semble être restée relativement stable depuis lors, avec Edward Tufte dénudation version de la parcelle de boîte ne pas accrocher, alors que les complots de violon - bien qu'une variante plus informative du complot de boîte - restent moins populaires. La suggestion de Cleveland selon laquelle les moustaches s'étendent jusqu'aux 10e et 90e centiles a quelques partisans, voir Cox (2009) , mais n'est pas la norme.

Hadley Wickham et Lisa Stryjewski ont écrit un article non publié sur l'histoire des parcelles, mais il ne semble pas couvrir les précurseurs historiques des parcelles.

Alors, comment le complot actuel "boîte et moustaches" est-il né? De quel type de visualisation des données est-il issu, ces conceptions antérieures présentaient-elles des avantages importants et pourquoi semblent-elles avoir été éclipsées de manière si complète par le schéma de Tukey? Une réponse illustrée serait un bonus, mais être dirigé vers une référence qui plonge plus profondément historiquement que Wickham et Stryjewski serait utile.

Les références

• Cox, NJ (2009). Speaking Stata: Création et variation de diagrammes en boîte. Journal Stata , 9 (3), 478.
• Wickham, H. et Stryjewski, L. (2011). 40 ans de boxplots. http://vita.had.co.nz/papers/boxplots.pdf

Résumé du chef de la direction

L'histoire est beaucoup plus longue et compliquée que beaucoup de gens ne le pensent.

Résumé

L'histoire de ce que Tukey appelait des boîtes à moustaches est enchevêtrée avec celle de ce que l'on appelle maintenant souvent des parcelles à points ou à bandes (des dizaines d'autres noms) et des représentations de la fonction quantile empirique.

Les boîtes à moustaches sous des formes largement courantes sont mieux connues grâce aux travaux de John Wilder Tukey (1970, 1972, 1977).

Mais l'idée de montrer la médiane et les quartiles comme des résumés de base - ensemble souvent mais pas toujours avec des points montrant toutes les valeurs - remonte au moins aux diagrammes de dispersion (plusieurs noms de variantes) introduits par le géographe Percy Robert Crowe (1933). C'étaient des aliments de base pour les géographes et utilisés dans de nombreux manuels ainsi que dans des documents de recherche à partir de la fin des années 1930.

Bibby (1986, pp.56, 59) a fait référence encore plus tôt à des idées similaires enseignées par Arthur Lyon Bowley (plus tard Sir Arthur) dans ses conférences sur 1897 et à sa recommandation (Bowley, 1910, p.62; 1952, p.73 ) d'utiliser le minimum et le maximum et 10, 25, 50, 75 et 90% comme base pour le résumé graphique.

Les barres de fourchette montrant les extrêmes et les quartiles sont souvent attribuées à Mary Eleanor Spear (1952) mais dans ma lecture, moins de gens citent Kenneth W. Haemer (1948). Les articles de Haemer sur les graphiques statistiques dans le Statisticien américain vers 1950 étaient inventifs et ont une touche critique et méritent d'être relus. (De nombreux lecteurs pourront y accéder via jstor.org.) En revanche, les livres de Spear (Spear 1969 est une refonte) étaient accessibles et sensés mais délibérément introductifs plutôt qu'innovants ou savants.

Les variantes des boîtes à moustaches dans lesquelles les moustaches s'étendent aux centiles sélectionnés sont plus courantes que beaucoup de gens ne le pensent. Encore une fois, des parcelles équivalentes ont été utilisées par les géographes à partir des années 1930.

Ce qui est le plus original dans la version de Tukey des diagrammes à boîte est d'abord des critères pour identifier les points dans les queues à tracer séparément et identifiés comme méritant un examen détaillé - et comme signalant souvent qu'une variable doit être analysée à une échelle transformée. Sa règle empirique de 1,5 IQR n'est apparue qu'après de nombreuses expérimentations. Il a muté entre certaines mains en une règle stricte pour supprimer des points de données, ce qui n'a jamais été l'intention de Tukey. Un nom percutant et mémorable - l'intrigue - n'a pas nui à assurer un impact beaucoup plus large de ces idées. Le diagramme de dispersion en revanche est plutôt un terme ennuyeux et morne.

La liste assez longue de références ici, peut-être contrairement aux apparences, ne prétend pas être exhaustive. Le but est simplement de fournir de la documentation pour certains précurseurs et alternatives de l'intrigue. Des références spécifiques peuvent être utiles pour des requêtes détaillées ou si elles sont proches de votre domaine. Inversement, l'apprentissage des pratiques dans d'autres domaines peut être salutaire. L'expertise graphique - et pas seulement cartographique - des géographes a souvent été sous-estimée.

Plus de détails

Des parcelles à points hybrides ont été utilisées par Crowe (1933, 1936), Matthews (1936), Hogg (1948), Monkhouse et Wilkinson (1952), Farmer (1956), Gregory (1963), Hammond et McCullagh (1974), Lewis (1975), Matthews (1981), Wilkinson (1992, 2005), Ellison (1993, 2001), Wild et Seber (2000), Quinn et Keough (2002), Young et al. (2006) et Hendry et Nielsen (2007) et bien d'autres. Voir aussi Miller (1953, 1964).

Tracer des moustaches à des centiles particuliers, plutôt qu'à des points de données dans autant d'IQR des quartiles, a été souligné par Cleveland (1985), mais anticipé par Matthews (1936) et Grove (1956) qui ont tracé la plage interoctile, c'est-à-dire entre le premier et le septièmes octiles, ainsi que la plage et la plage interquartile. Dury (1963), Johnson (1975), Harris (1999), Myatt (2007), Myatt et Johnson (2009, 2011) et Davino et al. (2014) ont montré les moyennes ainsi que le minimum, les quartiles, la médiane et le maximum. Schmid (1954) a montré des graphiques sommaires avec médiane, quartiles et 5 et 95% points. Bentley (1985, 1988), Davis (2002), Spence (2007, 2014) et Motulsky (2010, 2014, 2018) ont tracé les moustaches à 5 et 95% des points. Morgan et Henrion (1990, pp.221, 241), Spence (2001, p.36), et Gotelli et Ellison (2004, 2013, pp.72, 110, 213, 416) a tracé les moustaches à 10% et 90% points. Harris (1999) a montré des exemples de 5 et 95% et de 10 et 90% points. Altman (1991, pp.34, 63) et Greenacre (2016) ont tracé les moustaches à 2,5% et 97,5% points. Reimann et al. (2008, pp.46-47) ont tracé les moustaches à 5% et 95% et 2% et 98% points.

Parzen (1979a, 1979b, 1982) a hybridé les diagrammes à boîte et quantile en tant que diagrammes à boîte à quantile. Voir également (par exemple) Shera (1991), Militký et Meloun (1993), Meloun et Militký (1994). Il convient toutefois de noter que le diagramme en boîte quantile de Keen (2010) n'est qu'un diagramme en boîte avec des moustaches s'étendant jusqu'aux extrêmes. En revanche, les diagrammes en boîtes quantiles de JMP sont évidemment des boîtes en boîtes avec des notes à 0,5%, 2,5%, 10%, 90%, 97,5%, 99,5%: voir Sall et al. (2014, pp.143-4).

Voici quelques notes sur les variantes des diagrammes à boîte quantile.

$p$$p, 1 - p$$-$$p, 1 - p$

$p, 1 - p$

D'après la littérature que j'ai vue, il semble qu'aucun de ces fils - les diagrammes à boîte quantile ou les variantes ultérieures (A) (B) (C) - ne se cite.

!!! au 3 octobre 2018, les détails de certaines références doivent être fournis dans la prochaine édition.

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