本文是对Simple Sequential A/B Testing的解读。
该方法归属序贯检测类,可以用于伯努利分布场景,随着抽样持续进行,判断接受零假设或备择假设(关于序贯检测)。
理论依据——赌徒破产问题
一个赌徒携带d元进入赌场,每次下注一元,胜利额外赢得一元,失败则输掉一元。假如赌博是公平的,赌徒在第n轮剩余0元的概率(记作)是多少?
概率计算
使用来表示赌徒起始d元在第n轮输光的概率。
总局:n,输:(n + d) / 2,胜:(n - d) / 2。
- 赌场可以借钱给赌徒的情况,此时为简单的排列组合关系。
- 赌场不肯借钱给赌徒情况。
这是简单序贯检测的基础,将在下面推导。
随机游走和选举定理
在此对第二种情况进行计算。
-
取纵坐标为钱,横坐标为赌博轮次,则过程为一维随机游走。举例:
赌徒场景2 -
此时从A出发到K,满足条件路径数(中途不与0轴接触),等于从K出发到A的路径数。场景转换为从0开始,到d结束。
转换 -
在满足中途不触碰0轴条件,第一步必须为正。则从J到A路径数等于从A到K路径数。
镜像
如图所示,每一条从J到第一个接触横轴的点的路径,总有一条从K出发到相同点的映射路径,后续都走相同路径。因此J到A经过横轴路径数等于K到A的路径数。
- 设从0出发,有p步向上,q步向下。根据3,满足不触碰横轴概率为:
此公式被称为选举定理。
将带入,原问题最终结果为
简单序贯检测
简单序贯检测是基于上面的结论产生的。
与赌徒破产问题的关系
均等流量的转化率型ab测试场景中,实验组、对照组随着时间推移,都会产生转化。在零假设下,下一次转化发生在实验组或对照组的概率是相等的。因此可以转换为赌徒破产问题。
每轮次:下一次转化发生;
每轮获胜者:下一次转化所在的组;
破产的轮次n:实验组、对照组转换数之和;
赌徒初始筹码d:因为转换数积累是从零开始的,不能直接套用。可以认为赌徒初始资本为0,输到-d时破产。
假设检验设计
以下仅介绍单尾情况,双尾的扩展请参考原文。
原假设
零假设(H0):实验组转化率等于对照组转化率(对应未破产情况);
备择假设(H1):实验组转化率小于对照组转换率(对应破产情况)。
假阳性控制(alpha)
参考上文,在零假设假设下,第n轮赌徒破产概率为:
在N轮及N轮之前,赌徒破产概率为:
取上面的概率为alpha,通过控N和d的选取,可以控制假阳性水平。
假阴性控制(beta)
控制假阴性,需要预设期望的最小观测效果(mde,此处选相对效果)。当实际提升效果等于MDE时,假阴性概率等于预设值。
在备择假设下,当实验组提升了mde时,下一次转化发生在实验概率为,对照组概率为。
第n轮破产概率:。
在N轮及N轮之前,赌徒破产概率为:
取上面的概率为功效(power),通过次N和d的选取,可以控制假阴性水平。
选择结束条件
联立上述不等式,使N和d满足:
不等式很难直接求解,可通过计算机遍历可能的N和d,找到合适的值。
具体流程
- 实验开始,实验组、对照组从0开始计数;
- 每有一个转化,对应的组计数+1,并进行判断;
- 对照转化数 - 实验组转化数 >= d,接受备择假设;
- 对照转化数 + 实验组转化数 = N,接受原假设。
优缺点
优点
- 基于弱假设,易于理解和证明;
- 过程易于操作;
- 在低转换率时,需要样本量小于固定水平检验需要的样本量;
- 不存在“偷看”问题。
缺点
- 只适用于近似伯努利分布场景;
- 结束条件难以直接计算,需要通过计算机遍历查找;
- 在高转化率时,需求样本量大于固定水平检验需要的样本量;
- 无法直接给出置信区间和P值。
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