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chapter 13.1 常用的数据分析方法及工具
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常用的工具
1.SAS
SAS 是英文Statistical Analysis System的缩写,翻译成汉语是统计分析系统,最初由美国北卡罗来纳州立大学两名研究生开始研制,1976 年创立SAS公司, 2003年全球员工总数近万人,统计软件采用按年租用制,年租金收入近12亿美元。SAS系统具有十分完备的数据访问、数据管理、数据分析功能。 在国际上, SAS被誉为数据统计分析的标准软件。SAS系统是一个模块组合式结构的软件系统,共有三十多个功能模块。SAS是用汇编语言编写而成的,通常使用SAS 需要编写程序, 比较适合统计专业人员使,而对于非统计专业人员学习SAS比较困难。SAS最新版为9.0版。网址:http://www.sas.com/。
SAS是美国SAS(赛仕)软件研究所研制的一套大型集成应用软件系统,具有比较完备的数据存取、数据管理、数据分析和数据展现的系列功能。尤其 是它的创业产品—统计分析系统部分,由于具有强大的数据分析能力,一直是业界中比较著名的应用软件,在数据处理方法和统计分析领域,被誉为国际上的标准软 件和最具权威的优秀统计软件包,SAS系统中提供的主要分析功能包括统计分析、经济计量分析、时间序列分析、决策分析、财务分析和全面质量管理工具等。
SAS系统是一个组合的软件系统,它由多个功能模块配合而成,其基本部分是BASE SAS模块。BASE SAS模块是SAS系统的核心,承担着主要的数据管理任务,并管理着用户使用环境,进行用户语言的处理,调用其他SAS模块和产品。也就是说,SAS系统 的运行,首先必须启动BASE SAS模块,它除了本身所具有数据管理、程序设计及描述统计计算功能以外,还是SAS系统的中央调度室。它除了可单独存在外,也可与其他产品或模块共同构 成一个完整的系统。各模块的安装及更新都可通过其安装程序比较方便地进行。
SAS系统具有比较灵活的功能扩展接口和强大的功能模块,在BASE SAS的基础上,还可以增加如下不同的模块而增加不同的功能:SAS/STAT(统计分析模块)、SAS/GRAPH(绘图模块)、SAS/QC(质量控 制模块)、SAS/ETS(经济计量学和时间序列分析模块)、SAS/OR(运筹学模块)、SAS/IML(交互式矩阵程序设计语言模块)、SAS /FSP(快速数据处理的交互式菜单系统模块)、SAS/AF(交互式全屏幕软件应用系统模块)等等。
SAS提供的绘图系统,不仅能绘各种统计图,还能绘出地图。SAS提供多个统计过程,每个过程均含有极丰富的任选项。用户还可以通过对数据集的一 连串加工,实现更为复杂的统计分析。此外,SAS还提供了各类概率分析函数、分位数函数、样本统计函数和随机数生成函数,使用户能方便地实现特殊统计要 求。
目前SAS软件对Windows和Unix两种平台都提供支持,最新版本分别为8.X和6.X。与以往的版本比较,6.X版的SAS系统除了在功 能和性能方面得到增加和提高外,GUI界面也进一步加强。在6.12版中,SAS系统增加了一个PC平台和三个新的UNIX平台,使SAS系统这一支持多 硬件厂商,跨平台的大家族又增加了新成员。SAS 6.12的另一个显著特征是通过对ODBC、OLE和MailAPIs等业界标准的支持,大大加强了SAS系统和其它软件厂商的应用系统之间相互操作的能 力,为各应用系统之间的信息共享和交流奠定了坚实的基础。
虽然在我国SAS的逐步应用还是近几年的事,但是随着计算机应用的普及和信息事业的不断发展,越来越多的单位采用了SAS软件。尤其在教育、科研领域等大型机构,SAS软件已成为专业研究人员实用的进行统计分析的标准软件。
然而,由于SAS系统是从大型机上的系统发展而来,其操作至今仍以编程为主,人机对话界面不太友好,系统地学习和掌握SAS,需要花费一定的精 力。而对大多数实际部门工作者而言,需要掌握的仅是如何利用统计分析软件来解决自己的实际问题,因此往往会与大型SAS软件系统失之交臂。但不管怎 样,SAS作为专业统计分析软件中的巨无霸,现在鲜有软件在规模系列上与之抗衡。2. SPSS统计软件
SPSS是英文Statistical package for the social science 的缩写,翻译成汉语是社会学统计程序包,20世纪60年代末由美国斯坦福大学的三位研究生研制,1975年在芝加哥组建SPSS总部。SPSS系统特点是 操作比较方便,统计方法比较齐全,绘制图形、表格较有方便,输出结果比较直观。SPSS是用FORTRAN语言编写而成。适合进行从事社会学调查中的数据 分析处理。最新版为13.0版。网址:http://www.spss.com/。
SPSS原名社会科学统计软件包,现已改名为统计解决方案服务软件。是世界著名的统计分析软件之一。
20世纪60年代末,美国斯坦福大学的三位研究生研制开发了最早的统计分析软件SPSS,同时成立了SPSS公司,并于1975年在芝加哥组 建了 SPSS总部。20世纪80年代以前,SPSS统计软件主要应用于企事业单位。1984年SPSS总部首先推出了世界第一套统计分析软件微机版本 SPSS/PC+,开创了SPSS微机系列产品的先河,从而确立了个人用户市场第一的地位。
同时SPSS公司推行本土化策略,目前已推出9个语种版本。SPSS/PC+的推出,极大地扩充了它的应用范围,使其能很快地应用于自然科学、技 术科学、社会科学的各个领域,世界上许多有影响的报刊杂志纷纷就SPSS的自动统计绘图、数据深入分析、使用灵活方便、功能设计齐全等方面给予了高度的评 价与称赞。目前已经在国内广泛流行起来。它使用Windows的窗口方式展示各种管理和分析数据方法的功能,使用对话框展示出各种功能选择项,只要是掌握 一定的 Windows操作技能,粗通统计分析原理,就可以使用该软件进行各种数据分析,为实际工作服务。
SPSS for Windows是一个组合式软件包,目前已经开发出SPSS12版本,它集数据整理、分析功能于一身。用户可以根据实际需要和计算机的功能选择模块,以降 低对系统硬盘容量的要求,有利于该软件的推广应用。SPSS的基本功能包括数据管理、统计分析、图表分析、输出管理等等。SPSS统计分析过程包括描述性 统计、均值比较、一般线性模型、相关分析、回归分析、对数线性模型、聚类分析、数据简化、生存分析、时间序列分析、多重响应等几大类,每类中又分好几个统 计过程,比如回归分析中又分线性回归分析、曲线估计、Logistic回归、Probit回归、加权估计、两阶段最小二乘法、非线性回归等多个统计过程, 而且每个过程中又允许用户选择不同的方法及参数。SPSS也有专门的绘图系统,可以根据数据绘制各种统计图形和地图。
SPSS for Windows的分析结果清晰、直观、易学易用,而且可以直接读取EXCEL及DBF数据文件,现已推广到多种操作系统的计算机上,最新的版采用 DAA(Distributed Analysis Architecture,分布式分析系统),全面适应互联网,支持动态收集、分析数据和HTML格式报告,领先于诸多竞争对手。
方便易用是SPSS for Windows的主要优点,同时也是SPSS不够全面的原因所在。3. BMDP统计软件
BMDP是英文Biomedical computer programs 的缩写,翻译成汉语是生物医学计算程序, 美国加州大学于1961年研制,是世界上最早的统计分析软件。特点是统计方法齐全,功能强大。但1991年的 7.0版后没有新的版本推出,使用不太普及,最后被SPSS公司收购。4.Stata统计软件
Stata统计软件由美国计算机资源中心(Computer Resource Center)1985年研制。 特点是采用命令操作,程序容量较小,统计分析方法较齐全,计算结果的输出形式简洁,绘出的图形精美。不足之处是数据的兼容性差,占内存空间较大,数据管理 功能需要加强。最新版为8.0版。网址:http://www.stata.com/。 5. EPINFO软件
EPINFO是英文Statistics program for epidemiology on microcomputer 的缩写,翻译成汉语是流行病学统计程序。美国疾病控制中心CDC和WHO共同研制,为完全免费软件。特点是数据录入非常直观,操作方便,并有一定的统计功 能,但方法比较简单,主要应用于流行病学领域中的数据录入和管理工作。最新版为Epidata 2.0版及EPINFO2000版。6. Minitab
Minitab由美国宾州大学研制。其特点是简单易懂,很方便进行试验设计及质量控制功能。在国外大学统计学系开设的统计软件课程中,Minitab与SAS、BMDP并列,根据没有SPSS的份。最新版本为14.0版,网址:http://www.minitab.com/。 7.Statistica
Statistica为一套完整的统计资料分析、图表、资料管理、应用程式发展系统;美国StatSoft公司开发。能提供使用者所有需要的统计及制图程序,制图功能强大,能够在图表视窗中显示各种统计分析和作图技术。8.SPLM统计软件
SPLM是英文Statistical program for linear modeling 的缩写,翻译成汉语是线性模型拟合统计软件程序。1988年由解放军第四医学大学统计教研室研制。系统特点是采用线性模型的方法,实现各种统计方法的计 算。统计方法比较齐全,功能比较强大。SPLM采用FORTRAN语言编写完成。但1999年推出3.0版后无新的产品推出。9. CHISS统计软件
CHISS 是英文Chinese High Intellectualized Statistical Software的缩写,翻译成汉语是中华高智统计软件, 由北京元义堂科技公司研制,解放军总医院、首都医科大学、中国中医研究院等参加协作完成。1997年开始研发,2001年推出第一版。CHISS是一套具 有数据信息管理、图形制作和数据分析的强大功能,并具有一定智能化的中文统计分析软件。CHISS的主要特点是操作简单直观,输出结果简洁。既可以采用光 标点菜单式也可采用编写程序来完成各种任务。CHISS用C++语言、 FORTRAN语言和delphi 开发集成,采用模块组合式结构,已开发十个模块。 CHISS可以用于各类学校、科研所等从事统计学的教学和科研工作。最新版为CHISS2004版。网址:http://www.chiss.cn。10. SASD统计软件
SASD是英文package for Statistical analysis of stochastic data 的缩写,翻译成汉语是随机数据统计分析程序包。它是由中国科学院计算中心研制。系统特点是以FORTRAN源程序形式向用户提供大量的子程序可供用户进行 二次开发,统计方法比较齐全,功能比较强大。SASD采用FORTRAN语言编写完成,比较适合从事统计专业人员使用。但无新版推出。11. PEMS统计软件
PEMS是英文package for encyclopaedia of medical statistics汉语是中国医学百科全书-医学统计学软件包。它以<中国医学百科全书>一书为蓝本,开发的一套统计软件。系统特点是实现各种统计方法 的计算。统计方法比较齐全,功能比较强大。PEMS采用TURBO C和TURBO BASIC语言编写完成,比较适合从事医学工作的非统计专业人员使 用。最新版为PEMS3.0版。网址:http://www.pems888.com/。 12. EXCEL电子表格与统计功能
EXCEL电子表格是Microsoft公司推出的Office系列产品之一,是一个功能强大的电子表格软件。特点是对表格的管理和统计图制作功能强大, 容易操作。Excel的数据分析插件XLSTAT,也能进行数据统计分析,但不足的是运算速度慢,统计方法不全。13. DAS统计软件
DAS是英文Drug and Statistics的缩写,翻译成汉语是药理学计算软件,由孙瑞元等开发。特点是内容涵盖基础药理学、临床药理学,药学,医学统计学。能多种处理结果同时显现。EXCEL平台使用方便,智能化,图表直接插入文档。网址:http://www.drugchina.net/。 14.SDAS统计软件
DAS是英文Statistical design and analysis system的缩写,翻译成汉语是统计设计和分析系统。1992年由解放军总医院医学统计教研室开发。特点是窗口操作,操作方便,图表简明,与国内医学统 计学教材一致。但只有DOS版,1995年后没新的版本。15. Nosa统计软件
Nosa是非典型数据分析系统,1999年由解放军四军医大学医学统计教研室夏结来教授开发。特点是采用广义线性模型建模,从数据录入与管理、统计分析、绘图,到结果管理嵌入了当代数据处理技术。但只有DOS系统下使用。-
常用方法
1、聚类分析(Cluster Analysis)
聚类分析指将物理或抽象对象的集合分组成为由类似的对象组成的多个类的分析过程。聚类是将数据分类到不同的类或者簇这样的一个过程,所以同一个簇中的对象有很大的相似性,而不同簇间的对象有很大的相异性。聚类分析是一种探索性的分析,在分类的过程中,人们不必事先给出一个分类的标准,聚类分析能够从样本数据出发,自动进行分类。聚类分析所使用方法的不同,常常会得到不同的结论。不同研究者对于同一组数据进行聚类分析,所得到的聚类数未必一致。2、因子分析(Factor Analysis)
因子分析是指研究从变量群中提取共性因子的统计技术。因子分析就是从大量的数据中寻找内在的联系,减少决策的困难。
因子分析的方法约有10多种,如重心法、影像分析法,最大似然解、最小平方法、阿尔发抽因法、拉奥典型抽因法等等。这些方法本质上大都属近似方法,是以相关系数矩阵为基础的,所不同的是相关系数矩阵对角线上的值,采用不同的共同性□2估值。在社会学研究中,因子分析常采用以主成分分析为基础的反覆法。3、相关分析(Correlation Analysis)
相关分析(correlation analysis),相关分析是研究现象之间是否存在某种依存关系,并对具体有依存关系的现象探讨其相关方向以及相关程度。相关关系是一种非确定性的关系,例如,以X和Y分别记一个人的身高和体重,或分别记每公顷施肥量与每公顷小麦产量,则X与Y显然有关系,而又没有确切到可由其中的一个去精确地决定另一个的程度,这就是相关关系。4、对应分析(Correspondence Analysis)
对应分析(Correspondence analysis)也称关联分析、R-Q型因子分析,通过分析由定性变量构成的交互汇总表来揭示变量间的联系。可以揭示同一变量的各个类别之间的差异,以及不同变量各个类别之间的对应关系。对应分析的基本思想是将一个联列表的行和列中各元素的比例结构以点的形式在较低维的空间中表示出来。5、回归分析
研究一个随机变量Y对另一个(X)或一组(X1,X2,…,Xk)变量的相依关系的统计分析方法。回归分析(regression analysis)是确定两种或两种以上变数间相互依赖的定量关系的一种统计分析方法。运用十分广泛,回归分析按照涉及的自变量的多少,可分为一元回归分析和多元回归分析;按照自变量和因变量之间的关系类型,可分为线性回归分析和非线性回归分析。6、方差分析(ANOVA/Analysis of Variance)
又称“变异数分析”或“F检验”,是R.A.Fisher发明的,用于两个及两个以上样本均数差别的显著性检验。由于各种因素的影响,研究所得的数据呈现波动状。造成波动的原因可分成两类,一是不可控的随机因素,另一是研究中施加的对结果形成影响的可控因素。方差分析是从观测变量的方差入手,研究诸多控制变量中哪些变量是对观测变量有显著影响的变量。这个 还需要具体问题具体分析 -
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