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Kendall rank correlation coefficient

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2773: 6710: 5319: 177: 1848: 13137: 9886: 8203: 4914: 6371: 7515: 2768:{\displaystyle {\begin{aligned}E&=E\left\\&=1-{\frac {8}{n(n-1)}}\sum _{i}E+{\frac {16}{n^{2}(n-1)^{2}}}\sum _{ij}E\\&=1-{\frac {8}{n(n-1)}}\sum _{i}E+{\frac {16}{n^{2}(n-1)^{2}}}\left(\sum _{ij}EE+\sum _{i}V\right)\\&=1-{\frac {8}{n(n-1)}}\sum _{i}E+{\frac {16}{n^{2}(n-1)^{2}}}\sum _{ij}EE+{\frac {16}{n^{2}(n-1)^{2}}}\left(\sum _{i}V\right)\\&=\left(1-{\frac {4\sum _{i}E}{n(n-1)}}\right)^{2}+{\frac {16}{n^{2}(n-1)^{2}}}\left(\sum _{i}V\right)\end{aligned}}} 13123: 6705:{\displaystyle {\begin{aligned}n_{0}&=n(n-1)/2\\n_{1}&=\sum _{i}t_{i}(t_{i}-1)/2\\n_{2}&=\sum _{j}u_{j}(u_{j}-1)/2\\n_{c}&={\text{Number of concordant pairs}}\\n_{d}&={\text{Number of discordant pairs}}\\t_{i}&={\text{Number of tied values in the }}i^{\text{th}}{\text{ group of ties for the first quantity}}\\u_{j}&={\text{Number of tied values in the }}j^{\text{th}}{\text{ group of ties for the second quantity}}\end{aligned}}} 5314:{\displaystyle {\begin{bmatrix}(z_{1}-z_{2})/{\sqrt {2}}\\(w_{1}-w_{2})/{\sqrt {2}}\end{bmatrix}}\in {\frac {1}{\sqrt {2}}}{\begin{bmatrix}1&r\\r&1\end{bmatrix}}^{-1/2}A^{+}={\frac {1}{2{\sqrt {2}}}}{\begin{bmatrix}{\frac {1}{\sqrt {1+r}}}+{\frac {1}{\sqrt {1-r}}}&{\frac {1}{\sqrt {1+r}}}-{\frac {1}{\sqrt {1-r}}}\\{\frac {1}{\sqrt {1+r}}}-{\frac {1}{\sqrt {1-r}}}&{\frac {1}{\sqrt {1+r}}}+{\frac {1}{\sqrt {1-r}}}\end{bmatrix}}A^{+}} 9667:
as an approximation to the standard estimator. This algorithm is only applicable to continuous random variables, but it has demonstrated superior accuracy and potential speed gains compared to the first algorithm described, along with the capability to handle non-stationary data without relying on sliding windows. An efficient implementation of the Hermite series based approach is contained in the R package package
13161: 8198:{\displaystyle {\begin{array}{ccl}v&=&{\frac {1}{18}}v_{0}-(v_{t}+v_{u})/18+(v_{1}+v_{2})\\v_{0}&=&n(n-1)(2n+5)\\v_{t}&=&\sum _{i}t_{i}(t_{i}-1)(2t_{i}+5)\\v_{u}&=&\sum _{j}u_{j}(u_{j}-1)(2u_{j}+5)\\v_{1}&=&\sum _{i}t_{i}(t_{i}-1)\sum _{j}u_{j}(u_{j}-1)/(2n(n-1))\\v_{2}&=&\sum _{i}t_{i}(t_{i}-1)(t_{i}-2)\sum _{j}u_{j}(u_{j}-1)(u_{j}-2)/(9n(n-1)(n-2))\end{array}}} 13149: 7036: 962: 4712: 6730:. So use Tau-b if the underlying scale of both variables has the same number of possible values (before ranking) and Tau-c if they differ. For instance, one variable might be scored on a 5-point scale (very good, good, average, bad, very bad), whereas the other might be based on a finer 10-point scale. 9666:
The second algorithm is based on Hermite series estimators and utilizes an alternative estimator for the exact Kendall rank correlation coefficient i.e. for the probability of concordance minus the probability of discordance of pairs of bivariate observations. This alternative estimator also serves
9551:
time complexity. However, these algorithms necessitate the availability of all data to determine observation ranks, posing a challenge in sequential data settings where observations are revealed incrementally. Fortunately, algorithms do exist to estimate the Kendall rank correlation coefficient in
9662:
The first such algorithm presents an approximation to the Kendall rank correlation coefficient based on coarsening the joint distribution of the random variables. Non-stationary data is treated via a moving window approach. This algorithm is simple and it able to handle discrete random variables
6898: 5716: 4452: 848: 1222: 4521: 6887: 5581: 5477: 4136: 9102: 6236:
The Tau-b statistic, unlike Tau-a, makes adjustments for ties. Values of Tau-b range from −1 (100% negative association, or perfect inversion) to +1 (100% positive association, or perfect agreement). A value of zero indicates the absence of association.
3239: 106:(i.e. relative position label of the observations within the variable: 1st, 2nd, 3rd, etc.) between the two variables, and low when observations have a dissimilar (or fully different for a correlation of −1) rank between the two variables. 4831: 5606: 6360: 7031:{\displaystyle {\begin{aligned}n_{c}&={\text{Number of concordant pairs}}\\n_{d}&={\text{Number of discordant pairs}}\\r&={\text{Number of rows}}\\c&={\text{Number of columns}}\\m&=\min(r,c)\end{aligned}}} 4334: 5834: 7204: 5926: 3937: 3049: 3631: 5321:
where the subset on the right is a “squashed” version of two quadrants. Since the standard normal distribution is rotationally symmetric, we need only calculate the angle spanned by each squashed quadrant.
1288:
of zero. The precise distribution cannot be characterized in terms of common distributions, but may be calculated exactly for small samples; for larger samples, it is common to use an approximation to the
8707: 3382: 3945: 957:{\displaystyle \tau ={\frac {({\text{number of concordant pairs}})-({\text{number of discordant pairs}})}{({\text{number of pairs}})}}=1-{\frac {2({\text{number of discordant pairs}})}{n \choose 2}}.} 3531: 6196: 7504: 3723: 6903: 6376: 1853: 6020: 4273: 1553: 389: 1091: 1034: 6739: 5482: 5378: 8949: 1740: 9263: 9184: 8937: 295: 9222: 9143: 8896: 4909: 9549: 8362: 7273: 9337: 9298: 4707:{\displaystyle \Delta _{1,2}={\sqrt {2}}{\begin{bmatrix}1&r\\r&1\end{bmatrix}}^{1/2}{\begin{bmatrix}(z_{1}-z_{2})/{\sqrt {2}}\\(w_{1}-w_{2})/{\sqrt {2}}\end{bmatrix}}} 1480: 6718:
Be aware that some statistical packages, e.g. SPSS, use alternative formulas for computational efficiency, with double the 'usual' number of concordant and discordant pairs.
833: 793: 753: 713: 9719:
will work, but the latter does not return the p-value). All three versions of the coefficient are available in the "DescTools" package along with the confidence intervals:
4860: 4513: 3752: 2926: 672: 625: 547: 501: 224: 1605: 1355: 8254: 6104: 6064: 8511: 5747: 4184: 3816: 9852: 9810: 9779: 9748: 9708: 9498: 7435: 7091: 3088: 8315: 7343: 5373: 3093: 6106:; a tied pair is neither concordant nor discordant. When tied pairs arise in the data, the coefficient may be modified in a number of ways to keep it in the range : 4329: 1388: 573: 297:
possible point pairs. In this example there are 395 concordant point pairs and 40 discordant point pairs, leading to a Kendall rank correlation coefficient of 0.816.
9471: 9444: 8791: 8764: 8737: 8591: 8571: 7408: 7381: 7303: 7118: 7064: 4717: 451: 424: 149: 127: 9657: 9628: 9579: 8540: 5601: 2824: 250: 4484: 3843: 3783: 2851: 1840: 1767: 1632: 9599: 9417: 9397: 8858: 8831: 8811: 8469: 8445: 8425: 8405: 8385: 5752: 4302: 3441: 2877: 1793: 1658: 9855: 5840: 3461: 3405: 1813: 1681: 7353:-value is below a given significance level, one rejects the null hypothesis (at that significance level) that the quantities are statistically independent. 6246: 10715: 10582: 9992: 12258: 102:
Intuitively, the Kendall correlation between two variables will be high when observations have a similar (or identical for a correlation of 1)
7126: 5711:{\displaystyle \theta =\arctan {\frac {{\frac {1}{\sqrt {1+r}}}-{\frac {1}{\sqrt {1-r}}}}{{\frac {1}{\sqrt {1+r}}}+{\frac {1}{\sqrt {1-r}}}}}} 3466: 12763: 1683: 4186:
is an IID sample of the jointly normal distribution, the pairing does not matter, so each term in the summation is exactly the same, and so
3848: 2931: 12913: 4447:{\displaystyle {\begin{bmatrix}x\\y\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}1&r\\r&1\end{bmatrix}}^{1/2}{\begin{bmatrix}z\\w\end{bmatrix}}} 13202: 12537: 11178: 9914: 130: 3558: 10799:
Bonett, Douglas G.; Wright, Thomas A. (2000). "Sample size requirements for estimating Pearson, Kendall, and Spearman correlations".
6726:
Tau-c (also called Stuart-Kendall Tau-c) is more suitable than Tau-b for the analysis of data based on non-square (i.e. rectangular)
4189: 1070:
If the disagreement between the two rankings is perfect (i.e., one ranking is the reverse of the other) the coefficient has value −1.
7437:
distribution, and is again approximately equal to a standard normal distribution when the quantities are statistically independent:
12311: 9812:. Fast batch estimates of the Kendall rank correlation coefficient along with sequential estimates are provided for in the package 12750: 9581:
update time and space complexity, scaling efficiently with the number of observations. Consequently, when processing a batch of
8599: 3265: 10762: 10641: 10372: 10184: 10060: 6132: 10873: 7443: 3637: 13187: 11777: 10925: 4862:. It remains to perform some unenlightening tedious matrix exponentiations and trigonometry, which can be skipped over. 10789: 1217:{\displaystyle \tau ={\frac {2}{n(n-1)}}\sum _{i<j}\operatorname {sgn}(x_{i}-x_{j})\operatorname {sgn}(y_{i}-y_{j})} 1067:
If the agreement between the two rankings is perfect (i.e., the two rankings are the same) the coefficient has value 1.
13192: 12560: 12452: 6882:{\displaystyle \tau _{C}={\frac {2(n_{c}-n_{d})}{n^{2}{\frac {(m-1)}{m}}}}=\tau _{A}{\frac {n-1}{n}}{\frac {m}{m-1}}} 5941: 304: 1499: 970: 17: 13165: 12738: 12612: 10624:
Xiao, W. (2019). "Novel Online Algorithms for Nonparametric Correlations with Application to Analyze Sensor Data".
1044: 8939:, then sorts each half recursive, and then merges the two sorted halves into a fully sorted vector. The number of 5576:{\textstyle ({\frac {1}{\sqrt {1+r}}}-{\frac {1}{\sqrt {1-r}}},{\frac {1}{\sqrt {1+r}}}+{\frac {1}{\sqrt {1-r}}})} 5472:{\textstyle ({\frac {1}{\sqrt {1+r}}}+{\frac {1}{\sqrt {1-r}}},{\frac {1}{\sqrt {1+r}}}-{\frac {1}{\sqrt {1-r}}})} 4131:{\displaystyle E={\frac {4}{n(n-1)}}E-1={\frac {4}{n(n-1)}}\sum _{1\leq i<j\leq n}Pr(\Delta _{i,j}\in A^{+})-1} 12796: 12457: 12202: 11573: 11163: 10841: 9508:
Efficient algorithms for calculating the Kendall rank correlation coefficient as per the standard estimator have
3385: 180:
All points in the gray area are concordant and all points in the white area are discordant with respect to point
153: 12847: 12059: 11866: 11755: 11713: 9919: 9097:{\displaystyle S(y)=S(y_{\mathrm {left} })+S(y_{\mathrm {right} })+M(Y_{\mathrm {left} },Y_{\mathrm {right} })} 1238: 11787: 13090: 12049: 10952: 10070: 10046: 9820: 12641: 12590: 12575: 12565: 12434: 12306: 12273: 12099: 12054: 11884: 1082: 10263:, Zeitschrift fĂŒr Mathematik und Physik, Band 57, B. G. Teubner, Leipzig, pages 121-158, 225-260, 337-373. 9710: 9227: 9148: 8901: 1689: 255: 13153: 12985: 12786: 12710: 12011: 11765: 11434: 10898: 10541:"Cumulant Generating Function and Tail Probability Approximations for Kendall's Score with Tied Rankings" 10124:"Cumulant Generating Function and Tail Probability Approximations for Kendall's Score with Tied Rankings" 10065: 10041: 9189: 9110: 8863: 10734: 10036: 9511: 8324: 7212: 4868: 13197: 12870: 12842: 12837: 12585: 12344: 12250: 12230: 12138: 11849: 11667: 11150: 11022: 10674:
Stephanou, M. and Varughese, M (2023). "Hermiter: R package for sequential nonparametric estimation".
10502:
Stuart, A. (1953). "The Estimation and Comparison of Strengths of Association in Contingency Tables".
9307: 9268: 7120:, is approximately distributed as a standard normal when the variables are statistically independent: 12602: 12370: 12091: 12016: 11945: 11874: 11794: 11782: 11652: 11640: 11633: 11341: 11062: 1393: 1242: 73: 10084: 8317:
in complexity and becomes very slow on large samples. A more sophisticated algorithm built upon the
798: 758: 718: 678: 13085: 12852: 12715: 12400: 12365: 12329: 12114: 11556: 11465: 11424: 11336: 11027: 10866: 9680: 631: 584: 506: 460: 183: 4836: 4489: 3728: 2882: 12994: 12607: 12547: 12484: 12122: 12106: 11844: 11706: 11696: 11546: 11460: 10836: 9929: 9924: 8219: 6115: 6069: 6029: 3234:{\textstyle z_{A}={\frac {\tau _{A}}{\sqrt {Var}}}={n_{C}-n_{D} \over {\sqrt {n(n-1)(2n+5)/18}}}} 1558: 1296: 1059:
is the total number of pair combinations, so the coefficient must be in the range −1 â‰€ 
8478: 13032: 12962: 12755: 12692: 12447: 12334: 11331: 11228: 11135: 11014: 10913: 10460:"Stuart's tau measure of effect size for ordinal variables: Some methodological considerations" 10431: 10389: 9830: 9788: 9757: 9726: 9686: 9476: 7413: 7069: 6715:
A simple algorithm developed in BASIC computes Tau-b coefficient using an alternative formula.
5723: 4826:{\textstyle {\begin{bmatrix}(z_{1}-z_{2})/{\sqrt {2}}\\(w_{1}-w_{2})/{\sqrt {2}}\end{bmatrix}}} 4143: 3788: 10750: 9932:- it is equivalent to Kendall's tau correlation coefficient if one of the variables is binary. 8284: 7308: 3067: 13057: 12999: 12942: 12768: 12661: 12570: 12296: 12180: 12039: 12031: 11921: 11913: 11728: 11624: 11602: 11561: 11526: 11493: 11439: 11414: 11369: 11308: 11268: 11070: 10893: 10709: 5328: 1277: 4275:
and it remains to calculate the probability. We perform this by repeated affine transforms.
1241:
to establish whether two variables may be regarded as statistically dependent. This test is
552: 12980: 12555: 12504: 12480: 12442: 12360: 12339: 12291: 12170: 12148: 12117: 12026: 11903: 11854: 11772: 11745: 11701: 11657: 11419: 11195: 11075: 10021: 9904: 9449: 9422: 8769: 8742: 8715: 8576: 8549: 7386: 7359: 7281: 7096: 7049: 4307: 1366: 1037: 429: 402: 134: 112: 10580:
Knight, W. (1966). "A Computer Method for Calculating Kendall's Tau with Ungrouped Data".
9633: 9604: 9555: 8516: 229: 8: 13127: 13052: 12975: 12656: 12420: 12413: 12375: 12283: 12263: 12235: 11968: 11834: 11829: 11819: 11811: 11629: 11590: 11480: 11470: 11379: 11158: 11114: 11032: 10957: 10859: 5586: 2780: 1290: 65: 176: 13141: 12952: 12806: 12702: 12651: 12527: 12424: 12408: 12385: 12162: 11896: 11879: 11839: 11750: 11645: 11607: 11578: 11538: 11498: 11444: 11361: 11047: 11042: 10818: 10778: 10697: 10679: 10647: 10599: 10521: 10412: 10302: 10234: 10009: 9969: 9891: 9584: 9402: 9382: 8843: 8816: 8796: 8454: 8430: 8410: 8390: 8370: 7520: 6727: 4457: 3821: 3761: 2829: 1818: 1745: 1610: 10633: 13136: 13047: 13017: 13009: 12829: 12820: 12745: 12676: 12532: 12517: 12492: 12380: 12321: 12187: 12175: 11801: 11718: 11662: 11585: 11429: 11351: 11130: 11004: 10822: 10785: 10758: 10701: 10651: 10637: 10562: 10481: 10368: 10345: 10310: 10294: 10242: 10226: 10180: 10145: 10104: 9885: 4281: 3420: 2856: 1772: 1637: 10416: 10390:"An algorithm and program for calculation of Kendall's rank correlation coefficient" 8447:
is not sorted, and the core of the algorithm consists of computing how many steps a
13072: 13027: 12791: 12778: 12671: 12646: 12580: 12512: 12390: 11998: 11891: 11824: 11737: 11684: 11503: 11374: 11168: 11052: 10967: 10934: 10810: 10689: 10629: 10591: 10552: 10513: 10471: 10404: 10337: 10286: 10218: 10172: 10135: 10100: 10096: 10085:"A Simplified Derivation of the Variance of Kendall's Rank Correlation Coefficient" 10001: 9961: 6355:{\displaystyle \tau _{B}={\frac {n_{c}-n_{d}}{\sqrt {(n_{0}-n_{1})(n_{0}-n_{2})}}}} 6119: 3446: 3390: 1798: 1666: 165: 80: 38: 9379:
A side effect of the above steps is that you end up with both a sorted version of
4304:
by subtracting the mean and dividing the standard deviation. This does not change
12989: 12733: 12595: 12522: 12197: 12071: 12044: 12021: 11990: 11617: 11612: 11566: 11296: 10947: 10773: 10176: 10017: 9987: 1265: 577: 157: 88: 76: 12479: 8256:, involves two nested iterations, as characterized by the following pseudocode: 12938: 12933: 11396: 11326: 10972: 10784:. Charles Griffin Book Series (5th ed.). Oxford: Oxford University Press. 10693: 10164: 9965: 9909: 3537: 1285: 1234: 92: 9813: 9668: 7278:
Thus, to test whether two variables are statistically dependent, one computes
3407:, then the expectation of Kendall rank correlation has a closed-form formula. 13181: 13095: 13062: 12925: 12886: 12697: 12666: 12130: 12084: 11689: 11391: 11218: 10982: 10977: 10801: 10566: 10557: 10540: 10349: 10298: 10230: 10149: 10140: 10123: 10108: 7305:, and finds the cumulative probability for a standard normal distribution at 6123: 9500:
are easily obtained in a single linear-time pass through the sorted arrays.
7066:
is not easily characterizable in terms of known distributions. However, for
13037: 12970: 12947: 12862: 12192: 11488: 11386: 11321: 11263: 11248: 11185: 11140: 10485: 10314: 10246: 10171:, Springer Series in Statistics, New York, NY: Springer, pp. 308–334, 10846: 10476: 10459: 79:
for statistical dependence based on the τ coefficient. It is a measure of
13080: 13042: 12725: 12626: 12488: 12301: 12268: 11760: 11677: 11672: 11316: 11273: 11253: 11233: 11223: 10992: 10341: 9899: 9301: 8940: 8543: 8448: 5829:{\displaystyle Pr(\Delta _{1,2}\in A^{+})={\frac {\pi +4\theta }{2\pi }}} 1056: 96: 10329: 7199:{\displaystyle z_{A}={n_{c}-n_{d} \over {\sqrt {{\frac {1}{18}}v_{0}}}}} 11926: 11406: 11106: 11037: 10987: 10962: 10882: 10814: 10603: 10525: 10504: 10408: 10306: 10274: 10238: 10206: 10013: 9973: 9952: 9503: 8837: 8472: 8318: 5921:{\displaystyle \sin {\left({\frac {\pi }{2}}E\right)}=\sin(2\theta )=r} 3932:{\textstyle n_{C}=\sum _{1\leq i<j\leq n}1_{\Delta _{i,j}\in A^{+}}} 3384:
are IID samples from the same jointly normal distribution with a known
161: 45: 9368:
nSwaps := nSwaps + n − i + 1 j := j + 1
3044:{\textstyle E={\frac {0^{2}+\cdots +i^{2}}{i+1}}={\frac {i(2i+1)}{6}}} 12079: 11931: 11551: 11346: 11258: 11243: 11238: 11203: 7046:
When two quantities are statistically dependent, the distribution of
61: 10595: 10517: 10290: 10222: 10163:
Hoeffding, Wassily (1992), Kotz, Samuel; Johnson, Norman L. (eds.),
10005: 1047:
that permutes the y-sequence into the same order as the x-sequence.
11595: 11213: 11090: 11085: 11080: 10684: 457:
for ways of handling non-unique values.) Any pair of observations
160:
and discordance also appear in other areas of statistics, like the
31: 10539:
Valz, Paul D.; McLeod, A. Ian; Thompson, Mary E. (February 1995).
10122:
Valz, Paul D.; McLeod, A. Ian; Thompson, Mary E. (February 1995).
8367:
Begin by ordering your data points sorting by the first quantity,
1085:
and not constant, then the expectation of the coefficient is zero.
13100: 12801: 10458:
Berry, K. J.; Johnston, J. E.; Zahran, S.; Mielke, P. W. (2009).
7345:. For a 2-tailed test, multiply that number by two to obtain the 6126:. Tau-a will not make any adjustment for ties. It is defined as: 3626:{\textstyle A^{+}:=\{(\Delta x,\Delta y):\Delta x\Delta y>0\}} 1245:, as it does not rely on any assumptions on the distributions of 103: 1815:-inversion code uniformly, which is equivalent to sampling each 13022: 12003: 11977: 11957: 11208: 10999: 10165:"A Class of Statistics with Asymptotically Normal Distribution" 3241:
converges in distribution to the standard normal distribution.
1795:. Sampling a permutation uniformly is equivalent to sampling a 84: 30:"Tau-a" redirects here. For the astronomical radio source, see 10673: 10851: 9863: 9824: 9663:
along with continuous random variables without modification.
3758:
In the notation, we see that the number of concordant pairs,
3251:
A class of statistics with asymptotically normal distribution
4833:
is still distributed as the standard normal distribution on
10942: 10842:
Software for computing Kendall's tau on very large datasets
8513:
complexity, can be applied to compute the number of swaps,
8702:{\displaystyle n_{c}-n_{d}=n_{0}-n_{1}-n_{2}+n_{3}-2S(y),} 5375:. It is transformed to the sector bounded by the two rays 3377:{\textstyle (x_{1},y_{1}),(x_{2},y_{2}),...,(x_{n},y_{n})} 57: 37:"Tau coefficient" redirects here. Not to be confused with 10626:
2019 IEEE International Conference on Big Data (Big Data)
10457: 10169:
Breakthroughs in Statistics: Foundations and Basic Theory
9950:
Kendall, M. (1938). "A New Measure of Rank Correlation".
5720:
Together, the two transformed quadrants span an angle of
5325:
The first quadrant is the sector bounded by the two rays
1088:
An explicit expression for Kendall's rank coefficient is
1040:
for the number of ways to choose two items from n items.
10847:
Online software: computes Kendall's tau rank correlation
10669: 10667: 10665: 10663: 10661: 8208:
This is sometimes referred to as the Mann-Kendall test.
3526:{\displaystyle r=\sin {\left({\frac {\pi }{2}}E\right)}} 3257: 10397:
Behavior Research Methods, Instruments, & Computers
391:
be a set of observations of the joint random variables
9339:
is computed as depicted in the following pseudo-code:
6191:{\displaystyle \tau _{A}={\frac {n_{c}-n_{d}}{n_{0}}}} 5726: 5589: 5485: 5381: 5331: 5126: 5041: 4923: 4871: 4839: 4726: 4720: 4607: 4557: 4492: 4460: 4423: 4373: 4343: 4310: 4284: 4146: 3851: 3824: 3791: 3764: 3731: 3640: 3561: 3449: 3423: 3393: 3268: 3096: 3070: 2934: 2885: 2859: 2832: 2783: 1821: 1801: 1775: 1748: 1692: 1669: 1640: 1613: 1561: 1502: 1396: 1369: 1299: 10658: 9833: 9791: 9760: 9729: 9689: 9636: 9607: 9587: 9558: 9514: 9479: 9452: 9425: 9405: 9385: 9349:i := 1 j := 1 nSwaps := 0 9310: 9271: 9230: 9192: 9151: 9113: 8952: 8904: 8866: 8846: 8819: 8799: 8772: 8745: 8718: 8602: 8579: 8552: 8519: 8481: 8457: 8433: 8413: 8393: 8373: 8327: 8287: 8222: 7518: 7499:{\displaystyle z_{B}={n_{c}-n_{d} \over {\sqrt {v}}}} 7446: 7416: 7389: 7362: 7311: 7284: 7215: 7129: 7099: 7072: 7052: 6901: 6742: 6374: 6249: 6135: 6072: 6032: 5944: 5843: 5755: 5609: 4917: 4524: 4337: 4192: 3948: 3718:{\textstyle \Delta _{i,j}:=(x_{i}-x_{j},y_{i}-y_{j})} 3469: 1851: 1363:
If the samples are independent, then the variance of
1094: 973: 851: 801: 761: 721: 681: 634: 587: 555: 509: 463: 432: 405: 307: 258: 232: 186: 137: 115: 12764:
Autoregressive conditional heteroskedasticity (ARCH)
10757:(2nd ed.). Boston: PWS-Kent. pp. 365–377. 10367:(Second ed.). New York: John Wiley & Sons. 9881: 9504:
Approximating Kendall rank correlation from a stream
4486:
is sampled from the standard normal distribution on
7383:when accounting for ties. The following statistic, 2826:. The second term can be calculated by noting that 83:: the similarity of the orderings of the data when 12226: 10777: 10538: 10121: 9846: 9804: 9773: 9742: 9702: 9651: 9622: 9593: 9573: 9543: 9492: 9465: 9438: 9411: 9391: 9331: 9292: 9257: 9216: 9178: 9137: 9096: 8931: 8890: 8852: 8825: 8805: 8785: 8758: 8731: 8701: 8585: 8565: 8534: 8505: 8463: 8439: 8419: 8399: 8379: 8356: 8321:algorithm can be used to compute the numerator in 8309: 8248: 8197: 7498: 7429: 7402: 7375: 7337: 7297: 7267: 7198: 7112: 7085: 7058: 7030: 6881: 6704: 6354: 6190: 6098: 6058: 6014: 5920: 5828: 5741: 5710: 5595: 5575: 5471: 5367: 5313: 4903: 4854: 4825: 4706: 4507: 4478: 4446: 4323: 4296: 4267: 4178: 4130: 3931: 3837: 3810: 3777: 3746: 3717: 3625: 3536:The name is credited to Richard Greiner (1909) by 3525: 3455: 3435: 3399: 3376: 3233: 3082: 3043: 2920: 2871: 2845: 2818: 2767: 1834: 1807: 1787: 1761: 1734: 1675: 1652: 1626: 1607:is a permutation sampled uniformly at random from 1599: 1547: 1474: 1382: 1349: 1216: 1028: 956: 827: 787: 747: 707: 666: 619: 567: 541: 495: 445: 418: 383: 289: 244: 218: 143: 121: 10275:"Rank Correlation and Product-Moment Correlation" 990: 977: 275: 262: 95:had proposed a similar measure in the context of 13179: 8274:numer := numer + sign(x − x) × sign(y − y) 7006: 1233:The Kendall rank coefficient is often used as a 12312:Multivariate adaptive regression splines (MARS) 10583:Journal of the American Statistical Association 10083:Valz, Paul D.; McLeod, A. Ian (February 1990). 9993:Journal of the American Statistical Association 8281:Although quick to implement, this algorithm is 6015:{\displaystyle \{(x_{i},y_{i}),(x_{j},y_{j})\}} 4268:{\displaystyle E=2Pr(\Delta _{1,2}\in A^{+})-1} 3051:, then using the sum of squares formula again. 1548:{\textstyle x_{1}<x_{2}<\cdots <x_{n}} 1043:The number of discordant pairs is equal to the 384:{\displaystyle (x_{1},y_{1}),...,(x_{n},y_{n})} 10771: 1555:. By assumption of independence, the order of 1029:{\displaystyle {n \choose 2}={n(n-1) \over 2}} 10867: 10387: 10261:Ueber das Fehlersystem der Kollektiv-maßlehre 6733:The Kendall Tau-c coefficient is defined as: 6240:The Kendall Tau-b coefficient is defined as: 5603:with the horizontal and vertical axis, where 944: 931: 152:can be formulated as special cases of a more 87:by each of the quantities. It is named after 10798: 10714:: CS1 maint: multiple names: authors list ( 9630:, while space complexity remains a constant 6009: 5945: 3620: 3575: 10619: 10617: 10615: 10613: 9990:(1958). "Ordinal Measures of Association". 9674: 9552:sequential settings. These algorithms have 6695: group of ties for the second quantity 10912: 10874: 10860: 10742:Encyclopedia of Measurement and Statistics 10082: 9601:observations, the time complexity becomes 6654: group of ties for the first quantity 11525: 10683: 10556: 10497: 10495: 10475: 10162: 10139: 10061:"Kendall coefficient of rank correlation" 10058: 4842: 4495: 3734: 1496:WLOG, we reorder the data pairs, so that 842:The Kendall τ coefficient is defined as: 10623: 10610: 10453: 10451: 8793:, but with respect to the joint ties in 8216:The direct computation of the numerator 7356:Numerous adjustments should be added to 454: 175: 10362: 10204: 9986: 9949: 9915:Spearman's rank correlation coefficient 9304:swap-equivalent for a merge operation. 14: 13180: 12838:Kaplan–Meier estimator (product limit) 10748: 10579: 10501: 10492: 10327: 10034: 9827:library implements the computation of 5933: 12911: 12478: 12225: 11524: 11294: 10911: 10855: 10448: 10272: 10207:"Rank and Product-Moment Correlation" 7041: 3443:are jointly normal, with correlation 3258:Case of standard normal distributions 1735:{\textstyle l_{0}l_{1}\cdots l_{n-1}} 13148: 12848:Accelerated failure time (AFT) model 10732: 10365:Analysis of Ordinal Categorical Data 9258:{\displaystyle y_{\mathrm {right} }} 9179:{\displaystyle Y_{\mathrm {right} }} 8932:{\displaystyle y_{\mathrm {right} }} 6228:are defined as in the next section. 290:{\displaystyle {\binom {30}{2}}=435} 50:Kendall rank correlation coefficient 13160: 12443:Analysis of variance (ANOVA, anova) 11295: 10429: 10423: 9217:{\displaystyle y_{\mathrm {left} }} 9138:{\displaystyle Y_{\mathrm {left} }} 8891:{\displaystyle y_{\mathrm {left} }} 7410:, has the same distribution as the 4904:{\textstyle \Delta _{1,2}\in A^{+}} 91:, who developed it in 1938, though 68:between two measured quantities. A 24: 12538:Cochran–Mantel–Haenszel statistics 11164:Pearson product-moment correlation 10726: 10532: 10115: 9712:cor.test(x, y, method = "kendall") 9544:{\displaystyle O(n\cdot \log {n})} 9249: 9246: 9243: 9240: 9237: 9208: 9205: 9202: 9199: 9170: 9167: 9164: 9161: 9158: 9129: 9126: 9123: 9120: 9085: 9082: 9079: 9076: 9073: 9058: 9055: 9052: 9049: 9025: 9022: 9019: 9016: 9013: 8989: 8986: 8983: 8980: 8923: 8920: 8917: 8914: 8911: 8882: 8879: 8876: 8873: 8840:partitions the data to be sorted, 8357:{\displaystyle O(n\cdot \log {n})} 7268:{\displaystyle v_{0}=n(n-1)(2n+5)} 6680:Number of tied values in the  6639:Number of tied values in the  5766: 4873: 4526: 4228: 4091: 3899: 3793: 3642: 3608: 3602: 3590: 3581: 3077: 1228: 981: 935: 266: 25: 13214: 13203:Independence (probability theory) 10830: 10634:10.1109/BigData47090.2019.9006483 10433:IBM SPSS Statistics 24 Algorithms 8387:, and secondarily (among ties in 3552:Define the following quantities. 1663:For each permutation, its unique 13159: 13147: 13135: 13122: 13121: 12912: 10755:Applied Nonparametric Statistics 9884: 9752:KendallTauB(x,y,conf.level=0.95) 9721:KendallTauA(x,y,conf.level=0.95) 9332:{\displaystyle M(\cdot ,\cdot )} 9293:{\displaystyle M(\cdot ,\cdot )} 8451:would take to sort this initial 2853:is a uniform random variable on 1475:{\textstyle Var=2(2n+5)/9n(n-1)} 835:; otherwise they are said to be 675:agrees: that is, if either both 12797:Least-squares spectral analysis 10573: 10381: 10356: 10330:"A Proof of Greiner's Equality" 10321: 10266: 9783:StuartTauC(x,y,conf.level=0.95) 8860:into two roughly equal halves, 5583:. They respectively make angle 3386:Pearson correlation coefficient 453:) are unique. (See the section 399:, such that all the values of ( 154:general correlation coefficient 11778:Mean-unbiased minimum-variance 10881: 10253: 10198: 10156: 10101:10.1080/00031305.1990.10475691 10076: 10052: 10028: 9980: 9943: 9646: 9640: 9617: 9611: 9568: 9562: 9538: 9518: 9326: 9314: 9287: 9275: 9091: 9040: 9031: 9004: 8995: 8971: 8962: 8956: 8693: 8687: 8542:, that would be required by a 8529: 8523: 8500: 8485: 8427:. With this initial ordering, 8351: 8331: 8304: 8291: 8188: 8185: 8173: 8170: 8158: 8149: 8141: 8122: 8119: 8100: 8077: 8058: 8055: 8036: 7992: 7989: 7977: 7968: 7960: 7941: 7918: 7899: 7855: 7833: 7830: 7811: 7767: 7745: 7742: 7723: 7679: 7664: 7661: 7649: 7622: 7596: 7582: 7556: 7331: 7316: 7262: 7247: 7244: 7232: 7021: 7009: 6818: 6806: 6788: 6762: 6553: 6534: 6482: 6463: 6411: 6399: 6346: 6320: 6317: 6291: 6114:The Tau-a statistic tests the 6006: 5980: 5974: 5948: 5909: 5900: 5882: 5869: 5794: 5762: 5570: 5486: 5466: 5382: 5362: 5350: 5344: 5332: 4997: 4971: 4952: 4926: 4800: 4774: 4755: 4729: 4681: 4655: 4636: 4610: 4473: 4461: 4256: 4224: 4209: 4196: 4173: 4147: 4119: 4087: 4047: 4035: 4014: 4001: 3992: 3980: 3965: 3952: 3712: 3660: 3596: 3578: 3514: 3501: 3371: 3345: 3327: 3301: 3295: 3269: 3216: 3201: 3198: 3186: 3145: 3132: 3074: 3032: 3017: 2956: 2938: 2902: 2889: 2801: 2787: 2753: 2740: 2710: 2697: 2661: 2649: 2641: 2628: 2579: 2566: 2536: 2523: 2501: 2488: 2482: 2469: 2441: 2428: 2406: 2393: 2374: 2362: 2329: 2316: 2297: 2284: 2278: 2265: 2232: 2219: 2197: 2184: 2165: 2153: 2125: 2102: 2074: 2061: 2039: 2026: 2007: 1995: 1949: 1937: 1877: 1859: 1493:Valz & McLeod (1990; 1995) 1469: 1457: 1443: 1428: 1419: 1406: 1344: 1332: 1318: 1303: 1293:, with mean zero and variance 1211: 1185: 1176: 1150: 1122: 1110: 1017: 1005: 925: 917: 896: 888: 883: 875: 869: 861: 828:{\displaystyle y_{i}<y_{j}} 788:{\displaystyle x_{i}<x_{j}} 748:{\displaystyle y_{i}>y_{j}} 708:{\displaystyle x_{i}>x_{j}} 661: 635: 614: 588: 536: 510: 490: 464: 378: 352: 334: 308: 213: 187: 27:Statistic for rank correlation 13: 1: 13091:Geographic information system 12307:Simultaneous equations models 9936: 9717:cor(x, y, method = "kendall") 9715:in its "stats" package (also 8211: 4855:{\textstyle \mathbb {R} ^{2}} 4508:{\textstyle \mathbb {R} ^{2}} 3747:{\textstyle \mathbb {R} ^{2}} 2921:{\textstyle E={\frac {i}{2}}} 1842:uniformly and independently. 1050: 667:{\displaystyle (y_{i},y_{j})} 620:{\displaystyle (x_{i},x_{j})} 542:{\displaystyle (x_{j},y_{j})} 496:{\displaystyle (x_{i},y_{i})} 252:points, there are a total of 219:{\displaystyle (X_{1},Y_{1})} 171: 12274:Coefficient of determination 11885:Uniformly most powerful test 10177:10.1007/978-1-4612-0919-5_20 6122:. Both variables have to be 3785:, is equal to the number of 1600:{\textstyle y_{1},...,y_{n}} 1350:{\textstyle 2(2n+5)/9n(n-1)} 1083:independent random variables 7: 12843:Proportional hazards models 12787:Spectral density estimation 12769:Vector autoregression (VAR) 12203:Maximum posterior estimator 11435:Randomized controlled trial 10744:. Thousand Oaks (CA): Sage. 10066:Encyclopedia of Mathematics 10042:Encyclopedia of Mathematics 9920:Goodman and Kruskal's gamma 9877: 9186:are the sorted versions of 8249:{\displaystyle n_{c}-n_{d}} 6099:{\displaystyle y_{i}=y_{j}} 6059:{\displaystyle x_{i}=x_{j}} 1634:, the permutation group on 1239:statistical hypothesis test 10: 13219: 13188:Covariance and correlation 12603:Multivariate distributions 11023:Average absolute deviation 10740:. In Salkind, N.J. (ed.). 10735:"Kendall rank correlation" 10694:10.1007/s00180-023-01382-0 9419:. With these, the factors 8506:{\displaystyle O(n\log n)} 8407:) by the second quantity, 6951:Number of discordant pairs 6925:Number of concordant pairs 6613:Number of discordant pairs 6587:Number of concordant pairs 5742:{\textstyle \pi +4\theta } 4179:{\textstyle (x_{i},y_{i})} 3811:{\textstyle \Delta _{i,j}} 922:number of discordant pairs 880:number of discordant pairs 866:number of concordant pairs 52:, commonly referred to as 36: 29: 13117: 13071: 13008: 12961: 12924: 12920: 12907: 12879: 12861: 12828: 12819: 12777: 12724: 12685: 12634: 12625: 12591:Structural equation model 12546: 12503: 12499: 12474: 12433: 12399: 12353: 12320: 12282: 12249: 12245: 12221: 12161: 12070: 11989: 11953: 11944: 11927:Score/Lagrange multiplier 11912: 11865: 11810: 11736: 11727: 11537: 11533: 11520: 11479: 11453: 11405: 11360: 11342:Sample size determination 11307: 11303: 11290: 11194: 11149: 11123: 11105: 11061: 11013: 10933: 10924: 10920: 10907: 10889: 10749:Daniel, Wayne W. (1990). 10464:Behavior Research Methods 10259:Richard Greiner, (1909), 10089:The American Statistician 10059:Prokhorov, A.V. (2001) , 9847:{\displaystyle \tau _{B}} 9805:{\displaystyle \tau _{C}} 9774:{\displaystyle \tau _{B}} 9743:{\displaystyle \tau _{A}} 9703:{\displaystyle \tau _{B}} 9493:{\displaystyle \tau _{B}} 8573:. Then the numerator for 7430:{\displaystyle \tau _{B}} 7093:the following statistic, 7086:{\displaystyle \tau _{A}} 3083:{\textstyle n\to \infty } 13193:Nonparametric statistics 13086:Environmental statistics 12608:Elliptical distributions 12401:Generalized linear model 12330:Simple linear regression 12100:Hodges–Lehmann estimator 11557:Probability distribution 11466:Stochastic approximation 11028:Coefficient of variation 10780:Rank Correlation Methods 10676:Computational Statistics 10545:The Annals of Statistics 10273:Moran, P. A. P. (1948). 10128:The Annals of Statistics 9966:10.1093/biomet/30.1-2.81 9683:implements the test for 9675:Software Implementations 9399:and a sorted version of 8310:{\displaystyle O(n^{2})} 7338:{\displaystyle -|z_{A}|} 6721: 6231: 6109: 5368:{\textstyle (1,0),(0,1)} 3818:that fall in the subset 1253:or the distribution of ( 56:(after the Greek letter 12746:Cross-correlation (XCF) 12354:Non-standard predictors 11788:Lehmann–ScheffĂ© theorem 11461:Adaptive clinical trial 10774:Gibbons, Jean Dickinson 10334:SSRN Electronic Journal 10328:Berger, Daniel (2016). 10205:Kendall, M. G. (1949). 6116:strength of association 2777:The first term is just 54:Kendall's τ coefficient 13142:Mathematics portal 12963:Engineering statistics 12871:Nelson–Aalen estimator 12448:Analysis of covariance 12335:Ordinary least squares 12259:Pearson product-moment 11663:Statistical functional 11574:Empirical distribution 11407:Controlled experiments 11136:Frequency distribution 10914:Descriptive statistics 10558:10.1214/aos/1176324460 10388:Alfred Brophy (1986). 10141:10.1214/aos/1176324460 10035:Nelsen, R.B. (2001) , 9857:scipy.stats.kendalltau 9848: 9806: 9775: 9744: 9704: 9653: 9624: 9595: 9575: 9545: 9494: 9467: 9440: 9413: 9393: 9333: 9294: 9259: 9218: 9180: 9139: 9098: 8933: 8892: 8854: 8827: 8807: 8787: 8760: 8733: 8703: 8587: 8567: 8536: 8507: 8465: 8441: 8421: 8401: 8381: 8358: 8311: 8250: 8199: 7500: 7431: 7404: 7377: 7339: 7299: 7269: 7200: 7114: 7087: 7060: 7032: 6883: 6706: 6356: 6192: 6100: 6060: 6016: 5922: 5830: 5743: 5712: 5597: 5577: 5473: 5369: 5315: 4905: 4856: 4827: 4708: 4509: 4480: 4448: 4325: 4324:{\textstyle \tau _{A}} 4298: 4269: 4180: 4132: 3933: 3839: 3812: 3779: 3748: 3719: 3627: 3527: 3457: 3437: 3401: 3378: 3235: 3084: 3045: 2922: 2873: 2847: 2820: 2769: 1836: 1809: 1789: 1763: 1736: 1677: 1654: 1628: 1601: 1549: 1476: 1384: 1383:{\textstyle \tau _{A}} 1351: 1218: 1030: 958: 829: 789: 749: 709: 668: 621: 569: 568:{\displaystyle i<j} 543: 497: 447: 420: 385: 298: 291: 246: 220: 145: 123: 13058:Population statistics 13000:System identification 12734:Autocorrelation (ACF) 12662:Exponential smoothing 12576:Discriminant analysis 12571:Canonical correlation 12435:Partition of variance 12297:Regression validation 12141:(Jonckheere–Terpstra) 12040:Likelihood-ratio test 11729:Frequentist inference 11641:Location–scale family 11562:Sampling distribution 11527:Statistical inference 11494:Cross-sectional study 11481:Observational studies 11440:Randomized experiment 11269:Stem-and-leaf display 11071:Central limit theorem 10837:Tied rank calculation 10477:10.3758/brm.41.4.1144 9849: 9807: 9776: 9745: 9705: 9654: 9625: 9596: 9576: 9546: 9495: 9468: 9466:{\displaystyle u_{j}} 9441: 9439:{\displaystyle t_{i}} 9414: 9394: 9334: 9295: 9260: 9219: 9181: 9140: 9099: 8934: 8893: 8855: 8828: 8808: 8788: 8786:{\displaystyle n_{2}} 8761: 8759:{\displaystyle n_{1}} 8734: 8732:{\displaystyle n_{3}} 8704: 8588: 8586:{\displaystyle \tau } 8568: 8566:{\displaystyle y_{i}} 8537: 8508: 8466: 8442: 8422: 8402: 8382: 8359: 8312: 8270:j := 1..(i − 1) 8251: 8200: 7501: 7432: 7405: 7403:{\displaystyle z_{B}} 7378: 7376:{\displaystyle z_{A}} 7340: 7300: 7298:{\displaystyle z_{A}} 7270: 7201: 7115: 7113:{\displaystyle z_{A}} 7088: 7061: 7059:{\displaystyle \tau } 7033: 6884: 6707: 6357: 6193: 6101: 6061: 6017: 5923: 5831: 5744: 5713: 5598: 5578: 5474: 5370: 5316: 4906: 4857: 4828: 4709: 4510: 4481: 4449: 4326: 4299: 4270: 4181: 4133: 3934: 3840: 3813: 3780: 3749: 3720: 3628: 3528: 3458: 3438: 3402: 3379: 3236: 3085: 3046: 2923: 2874: 2848: 2821: 2770: 1837: 1810: 1790: 1764: 1737: 1678: 1655: 1629: 1602: 1550: 1477: 1385: 1352: 1278:sampling distribution 1219: 1031: 959: 830: 790: 750: 710: 669: 622: 581:if the sort order of 570: 544: 498: 448: 446:{\displaystyle y_{i}} 421: 419:{\displaystyle x_{i}} 386: 292: 247: 221: 179: 146: 144:{\displaystyle \rho } 124: 122:{\displaystyle \tau } 12981:Probabilistic design 12566:Principal components 12409:Exponential families 12361:Nonlinear regression 12340:General linear model 12302:Mixed effects models 12292:Errors and residuals 12269:Confounding variable 12171:Bayesian probability 12149:Van der Waerden test 12139:Ordered alternative 11904:Multiple comparisons 11783:Rao–Blackwellization 11746:Estimating equations 11702:Statistical distance 11420:Factorial experiment 10953:Arithmetic-Geometric 10628:. pp. 404–412. 10363:Agresti, A. 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1224:. 1212:) 1207:j 1203:y 1194:i 1190:y 1186:( 1177:) 1172:j 1168:x 1159:i 1155:x 1151:( 1140:j 1134:i 1123:) 1120:1 1114:n 1111:( 1108:n 1104:2 1099:= 1079:Y 1075:X 1061:τ 1022:2 1018:) 1015:1 1009:n 1006:( 1003:n 997:= 991:) 986:2 983:n 978:( 952:. 945:) 940:2 937:n 932:( 926:) 918:( 915:2 906:1 903:= 897:) 889:( 884:) 876:( 870:) 862:( 856:= 821:j 817:y 808:i 804:y 781:j 777:x 768:i 764:x 741:j 737:y 728:i 724:y 701:j 697:x 688:i 684:x 662:) 657:j 653:y 649:, 644:i 640:y 636:( 615:) 610:j 606:x 602:, 597:i 593:x 589:( 563:j 557:i 537:) 532:j 528:y 524:, 519:j 515:x 511:( 491:) 486:i 482:y 478:, 473:i 469:x 465:( 439:i 435:y 412:i 408:x 397:Y 393:X 379:) 374:n 370:y 366:, 361:n 357:x 353:( 350:, 347:. 344:. 341:. 338:, 335:) 330:1 326:y 322:, 317:1 313:x 309:( 282:= 276:) 271:2 263:( 237:= 234:n 214:) 209:1 205:Y 201:, 196:1 192:X 188:( 58:τ 41:. 34:. 20:)

Index

Kendall's tau
Taurus A
Tau distribution
statistics
τ
statistic
ordinal association
non-parametric
hypothesis test
rank correlation
ranked
Maurice Kendall
Gustav Fechner
time series
rank
Spearman's ρ {\displaystyle \rho }
general correlation coefficient
concordance
Rand index
cluster analysis

#Accounting for ties
concordant
binomial coefficient
inversion number
denominator
independent random variables
test statistic
statistical hypothesis test
non-parametric

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