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  • 钱镜第一次作业——统计软件简介与数据操作

    一、spss软件

    SPSS(Statistical Product and Service Solutions),"统计产品与服务解决方案"软件。最初软件全称为"社会科学统计软件包"(SolutionsStatistical Package for the Social Sciences),但是随着SPSS产品服务领域的扩大和服务深度的增加,SPSS公司已于2000年正式将英文全称更改为"统计产品与服务解决方案",标志着SPSS的战略方向正在做出重大调整。为IBM公司推出的一系列用于统计学分析运算、数据挖掘、预测分析和决策支持任务的软件产品及相关服务的总称SPSS,有Windows和Mac OS X等版本。

    1984年SPSS总部首先推出了世界上第一个统计分析软件微机版本SPSS/PC+,开创了SPSS微机系列产品的开发方向,极大地扩充了它的应用范围,并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、数据的深入分析、使用方便、功能齐全等方面给予了高度的评价。

    软件功能

    SPSS是世界上最早采用图形菜单驱动界面的统计软件,它最突出的特点就是操作界面极为友好,输出结果美观漂亮。它将几乎所有的功能都以统一、规范的界面展现出来,使用Windows的窗口方式展示各种管理和分析数据方法的功能,对话框展示出各种功能选择项。用户只要掌握一定的Windows操作技能,精通统计分析原理,就可以使用该软件为特定的科研工作服务。SPSS采用类似EXCEL表格的方式输入与管理数据,数据接口较为通用,能方便的从其他数据库中读入数据。其统计过程包括了常用的、较为成熟的统计过程,完全可以满足非统计专业人士的工作需要。输出结果十分美观,存储时则是专用的SPO格式,可以转存为HTML格式和文本格式。对于熟悉老版本编程运行方式的用户,SPSS还特别设计了语法生成窗口,用户只需在菜单中选好各个选项,然后按"粘贴"按钮就可以自动生成标准的SPSS程序。极大的方便了中、高级用户。

    SPSS图表制作SPSS for Windows是一个组合式软件包,它集数据录入、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图形。

    spss主成分分析作用

    主成分分析的主要原理是寻找一个适当的线性变换:​spss

    •将彼此相关的变量转变为彼此独立的新变量。

    •方差较大的几个新变量就能综合反应原多个变量所包含的主要信息。

    •新变量各自带有独特的专业含义。

    主成分分析的作用是:

    •减少指标变量的个数

    •解决多重相关性问题

    1、先在spss中准备好要处理的数据,然后在菜单栏上执行:analyse--dimension reduction--factor analyse。打开因素分析对话框。

    2、我们看到下图就是因素分析的对话框,将要分析的变量都放入variables窗口中。

    3、点击descriptives按钮,进入次级对话框,这个对话框可以输出我们想要看到的描述统计量。

    4、因为做主成分分析需要我们看一下各个变量之间的相关,对变量间的关系有一个了解,所以需要输出相关,勾选coefficience,点击continue,返回主对话框。

    5、回到主对话框,点击ok,开始输出数据处理结果。

    6、你看到的这第一个表格就是相关矩阵,现实的是各个变量之间的相关系数,通过相关系数,你可以看到各个变量之间的相关,进而了解各个变量之间的关系。

    7、第二个表格显示的主成分分析的过程,我们看到eigenvalues下面的total栏,他的意思就是特征根,他的意义是主成分影响力度的指标,一般以1为标准,如果特征根小于1,说明这个主因素的影响力度还不如一个基本的变量。所以我们只提取特征根大于1的主成分。如图所示,前三个主成分就是大于1的,所以我们只能说有三个主成分。另外,我们看到第一个主成分方差占所有主成分方差的46.9%,第二个占27.5%,第三个占15.0%。这三个累计达到了89.5%。[1]

    二、R

    (统计应用软件

    R是一种用于统计计算的编程语言,由奥克兰大学的Ross Ihaka 和 Robert Gentleman发明。如今被广泛地使用于统计分析、数据挖掘等方向。

    R语言

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    R是用于统计分析、绘图的语言和操作环境。R是属于GNU系统的一个自由、免费、源代码开放的软件,它是一个用于统计计算和统计制图的优秀工具。

    R 是统计领域广泛使用的诞生于1980年左右的 S 语言的一个分支。R是S语言的一种实现。S语言是由 AT&T贝尔实验室开发的一种用来进行数据探索、统计分析、作图的解释型语言。最初S语言的实现版本主要是S-PLUS。S-PLUS是一个商业软件,它基于S语言,并由MathSoft公司的统计科学部进一步完善。后来Auckland大学的Robert Gentleman 和 Ross Ihaka 及其他志愿人员开发了一个R系统。R的使用与S-PLUS有很多类似之处,两个软件有一定的兼容性。S-PLUS的使用手册,只要经过不多的修改就能成为 R的使用手册。所以有人说:R,是S-PLUS的一个“克隆”。但是请不要忘了:R is free。

    R是一套完整的数据处理、计算和制图软件系统。其功能包括:数据存储和处理系统;数组运算工具(其向量矩阵运算方面功能尤其强大);完整连贯的统计分析工具;优秀的统计制图功能;简便而强大的编程语言:可操纵数据的输入和输出,可实现分支、循环,用户可自定义功能。

    与其说R是一种统计软件,还不如说R是一种数学计算的环境,因为R并不是仅仅提供若干统计程序、使用者只需指定数据库和若干参数便可进行一个统计分析。R的思想是:它可以提供一些集成的统计工具,但更大量的是它提供各种数学计算、统计计算的函数,从而使使用者能灵活机动的进行数据分析,甚至创造出符合需要的新的统计计算方法。

    该语言的语法表面上类似 C,但在语义上是函数设计语言的(functional programming language)的变种并且和Lisp 以及 APL有很强的兼容性。特别的是,它允许在“语言上计算”(computing on the language)。这使得它可以把表达式作为函数的输入参数,而这种做法对统计模拟和绘图非常有用。

    R是一个免费的自由软件,它有UNIX、LINUX、MacOS和WINDOWS版本,都是可以免费下载和使用的,在那儿可以下载到R的安装程序、各种外挂程序和文档。在R的安装程序中只包含了8个基础模块,其他外在模块可以通过CRAN获得。

    编程软件

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    在网址:下可以找到R的各个版本的安装程序和源代码。点击进入:Windows (95 and later),再点击:base,下载SetupR.exe,约18兆,此便是R FOR WINDOWS的安装程序。双击SetupR.exe,按照提示一步步安装即可。

    安装完成后,程序会创建R程序组并在桌面上创建R主程序的快捷方式(也可以在安装过程中选择不要创建)。通过快捷方式运行R,便可调出R的主窗口(如下图 1-1)。

    类似于许多以编程方式为主要工作方式的软件,R的界面简单而朴素,只有不多的几个菜单和快捷按钮。快捷按钮下面的窗口便是命令输入窗口,它也是部分运算结果的输出窗口,有些运算结果则会输出在新建的窗口中。

    主窗口上方的一些文字是刚运行R时出现的一些说明和指引。文字下的:> 符号便是R的命令提示符,在其后可输出命令;>后的矩形是光标。R一般都是采用交互方式工作的,在命令提示符后输入命令,回车后便会输出结果。

      三、stata

    Stata 是一套提供其使用者数据分析、数据管理以及绘制专业图表的完整及整合性统计软件。它提供许许多多功能,包含线性混合模型、均衡重复反复及多项式普罗比模式。用Stata绘制的统计图形相当精美。

    统计功能

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    Stata的统计功能很强,除了传统的统计分析方法外,还收集了近20年发展起来的新方法,如Cox比例风险回归,指数与Weibull回归,多类结果与有序结果的logistic回归,Poisson回归,负二项回归及广义负二项回归,随机效应模型等。具体说, Stata具有如下统计分析能力:

    数值变量资料的一般分析:参数估计,t检验,单因素和多因素的方差分析,协方差分析,交互效应模型,平衡和非平衡设计,嵌套设计,随机效应,多个均数的两两比较,缺项数据的处理,方差齐性检验,正态性检验,变量变换等。

    分类资料的一般分析:参数估计,列联表分析 ( 列联系数,确切概率 ) ,流行病学表格分析等。

    等级资料的一般分析:秩变换,秩和检验,秩相关等

    相关与回归分析:简单相关,偏相关,典型相关,以及多达数十种的回归分析方法,如多元线性回归,逐步回归,加权回归,稳键回归,二阶段回归,百分位数 ( 中位数 ) 回归,残差分析、强影响点分析,曲线拟合,随机效应的线性回归模型等。

    其他方法:质量控制,整群抽样的设计效率,诊断试验评价, kappa等。

    作图功能

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    Stata的作图模块,主要提供如下八种基本图形的制作 : 直方图(histogram),条形图(bar),百分条图 (oneway),百分圆图(pie),散点图(two way),散点图矩阵(matrix),星形图(star),分位数图。这些图形的巧妙应用,可以满足绝大多数用户的统计作图要求。在有些非绘图命令中,也提供了专门绘制某种图形的功能,如在生存分析中,提供了绘制生存曲线图,回归分析中提供了残差图等。

    Stata的矩阵运算功能

    矩阵代数是多元统计分析的重要工具, Stata提供了多元统计分析中所需的矩阵基本运算,如矩阵的加、积、逆、 Cholesky分解、 Kronecker内积等;还提供了一些高级运算,如特征根、特征向量、奇异值分解等;在执行完某些统计分析命令后,还提供了一些系统矩阵,如估计系数向量、估计系数的协方差矩阵等。

    程序设计

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    Stata是一个统计分析软件,但它也具有很强的程序语言功能,这给用户提供了一个广阔的开发应用的天地,用户可以充分发挥自己的聪明才智,熟练应用各种技巧,真正做到随心所欲。事实上,Stata的ado文件(高级统计部分)都是用Stata自己的语言编写的。

    Stata其统计分析能力远远超过了SPSS,在许多方面也超过了SAS!由于Stata在分析时是将数据全部读入内存,在计算全部完成后才和磁盘交换数据,因此计算速度极快(一般来说, SAS的运算速度要比SPSS至少快一个数量级,而Stata的某些模块和执行同样功能的SAS模块比,其速度又比SAS快将近一个数量级!)Stata也是采用命令行方式来操作,但使用上远比SAS简单。其生存数据分析、纵向数据(重复测量数据)分析等模块的功能甚至超过了SAS。用Stata绘制的统计图形相当精美,很有特色。

    四、Python

     

    (计算机程序设计语言)

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    Python[1]  (英国发音:/ˈpaɪθən/ 美国发音:/ˈpaɪθɑːn/), 是一种面向对象的解释型计算机程序设计语言,由荷兰人Guido van Rossum于1989年发明,第一个公开发行版发行于1991年。

    Python是纯粹的自由软件, 源代码解释器CPython遵循 GPL(GNU General Public License)协议[2]  。Python语法简洁清晰,特色之一是强制用空白符(white space)作为语句缩进。

    Python具有丰富和强大的库。它常被昵称为胶水语言,能够把用其他语言制作的各种模块(尤其是C/C++)很轻松地联结在一起。常见的一种应用情形是,使用Python快速生成程序的原型(有时甚至是程序的最终界面),然后对其中[3]  有特别要求的部分,用更合适的语言改写,比如3D游戏中的图形渲染模块,性能要求特别高,就可以用C/C++重写,而后封装为Python可以调用的扩展类库。需要注意的是在您使用扩展类库时可能需要考虑平台问题,某些可能不提供跨平台的实现。

    7月20日,IEEE发布2017年编程语言排行榜:Python高居首位[4]  。

    自从20世纪90年代初Python语言诞生至今,它已被逐渐广泛应用于系统管理任务的处理和Web编程。

    Python的创始人为Guido van Rossum。1989年圣诞节期间,在阿姆斯特丹,Guido为了打发圣诞节的无趣,决心开发一个新的脚本解释程序,做为ABC 语言的一种继承。之所以选中Python(大蟒蛇的意思)作为该编程语言的名字,是因为他是一个叫Monty Python的喜剧团体的爱好者

    ABC是由Guido参加设计的一种教学语言。就Guido本人看来,ABC 这种语言非常优美和强大,是专门为非专业程序员设计的。但是ABC语言并没有成功,究其原因,Guido 认为是其非开

    标识

    放造成的。Guido 决心在Python 中避免这一错误。同

     

    spss软件 

    SPSS(Statistical Product and Service Solutions),"统计产品与服务解决方案"软件。最初软件全称为"社会科学统计软件包"(SolutionsStatistical Package for the Social Sciences),但是随着SPSS产品服务领域的扩大和服务深度的增加,SPSS公司已于2000年正式将英文全称更改为"统计产品与服务解决方案",标志着SPSS的战略方向正在做出重大调整。为IBM公司推出的一系列用于统计学分析运算、数据挖掘、预测分析和决策支持任务的软件产品及相关服务的总称SPSS,有Windows和Mac OS X等版本。

    1984年SPSS总部首先推出了世界上第一个统计分析软件微机版本SPSS/PC+,开创了SPSS微机系列产品的开发方向,极大地扩充了它的应用范围,并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、数据的深入分析、使用方便、功能齐全等方面给予高度的评价。

                                                                                                                                             第一步打开对应的数据,求两科平均值

     
     
     

                     第二步求两科中考的最好的一科

     

               第三步求考得最差的一科

          第四步求语文90分以上的标记1 

      

     

           第五步求数学90分以下的标记0

                 第六步求两科综合

       第七步求两科之差

     

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