基于Matlab與Spss的統(tǒng)計(jì)方法與統(tǒng)計(jì)思維研究

李晶++付天舒++汝秀梅++王秋菊++馬秀華

摘 要：文章介紹了Matlab軟件與Spss軟件在統(tǒng)計(jì)學(xué)中的應(yīng)用概括與應(yīng)用方法。研究在計(jì)算機(jī)硬件平臺上的統(tǒng)計(jì)軟件對統(tǒng)計(jì)技術(shù)和統(tǒng)計(jì)思想的影響。Matlab軟件與Spss軟件在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)工作時(shí)具有很好的互補(bǔ)性。對比了兩種軟件的功能特點(diǎn)，分析了二者的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，Spss的優(yōu)勢在于功能模塊的強(qiáng)大，Matlab的優(yōu)勢在于統(tǒng)計(jì)算法實(shí)現(xiàn)的靈活性。在此基礎(chǔ)上，提出了利用這兩種軟件互補(bǔ)性進(jìn)行聯(lián)合統(tǒng)計(jì)工作的方法。

關(guān)鍵詞：Matlab；Spss；統(tǒng)計(jì)學(xué)；模塊化

統(tǒng)計(jì)學(xué)是研究社會科學(xué)與自然科學(xué)的一種數(shù)學(xué)工具，其應(yīng)用于現(xiàn)代社會生產(chǎn)生活的各個(gè)方面。隨著大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展，統(tǒng)計(jì)學(xué)對社會發(fā)展所起的作用達(dá)到了一個(gè)新的高度。統(tǒng)計(jì)學(xué)通過各種提取、分類、算法等技術(shù)手段，利用計(jì)算機(jī)硬件平臺完成對過往的事物進(jìn)行分析，對正在發(fā)展的事態(tài)進(jìn)行預(yù)測，從而對人們的生產(chǎn)生活起到巨大的影響作用。隨著統(tǒng)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，在計(jì)算機(jī)硬件平臺上應(yīng)運(yùn)而生了很多統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件，這些統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件不僅極大的提高了人們進(jìn)行統(tǒng)計(jì)工作的效率，而且還逐漸影響著人們的統(tǒng)計(jì)思維，統(tǒng)計(jì)軟件對統(tǒng)計(jì)技術(shù)和統(tǒng)計(jì)思想的影響也是一個(gè)值得研究的課題。

1 統(tǒng)計(jì)軟件在統(tǒng)計(jì)學(xué)中的應(yīng)用

在計(jì)算機(jī)平臺上有很多種統(tǒng)計(jì)軟件，它們各有特點(diǎn)，各有優(yōu)勢。常用統(tǒng)計(jì)軟件有SAS、Spss、Matlab、Excel、S-plus、Minitab、Statistica和Eviews等。其中SAS軟件在世界上應(yīng)用非常廣，功能強(qiáng)大，但價(jià)格太高。SPSS軟件也是一個(gè)功能強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)軟件，其主要應(yīng)用于社會科學(xué)領(lǐng)域。Matlab軟件功能強(qiáng)大，主要應(yīng)用在自然科學(xué)中。Excel統(tǒng)計(jì)功能弱，但操作非常簡單。S-plus軟件功能強(qiáng)大，并且用戶可以利用編程實(shí)現(xiàn)特定要求的統(tǒng)計(jì)方法。Minitab軟件和Statistica軟件使用方便，功能強(qiáng)大，但應(yīng)用范圍不大。Eviews軟件功能的側(cè)重點(diǎn)在回歸分析和時(shí)間序列分析。在眾多專業(yè)統(tǒng)計(jì)軟件當(dāng)中Spss和Matlab普及性最好，它們分別主要應(yīng)用于社會科學(xué)與自然科學(xué)領(lǐng)域。Spss由Spss公司研發(fā)，在早期叫做社會科學(xué)統(tǒng)計(jì)軟件包（SolutionsStatistical Package for the Social Sciences），2000年改為統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案（Statistical Product and Service Solutions）。Spss使用圖形用戶交互界面，可以在交互界面中直接調(diào)用統(tǒng)計(jì)方法工具，并在圖形界面中直接修改統(tǒng)計(jì)參數(shù)。使用起來非常直觀方便。Matlab軟件由MathWorks公司研發(fā)，其全稱為矩陣實(shí)驗(yàn)室（matrix laboratory），Matlab也使用圖形用戶交互界面，可以直接在Matlab軟件工具箱中調(diào)用統(tǒng)計(jì)函數(shù)，用戶也可以自己在腳本文件中編寫特定的統(tǒng)計(jì)方法程序代碼[1]。這樣在進(jìn)行統(tǒng)計(jì)工作時(shí)，Matlab和Spss有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。

2 統(tǒng)計(jì)軟件與模塊化統(tǒng)計(jì)思維

怎樣利用統(tǒng)計(jì)軟件更有效的學(xué)習(xí)各種統(tǒng)計(jì)方法，并培養(yǎng)出在計(jì)算機(jī)平臺下的統(tǒng)計(jì)思維是一個(gè)非常值得研究的課題，換句話說就是：怎樣更有效的把書本上統(tǒng)計(jì)學(xué)方法和公式移植到電腦上，并加以實(shí)現(xiàn)。這里對兩種軟件進(jìn)行功能分析。Spss在功能上主要包括數(shù)據(jù)管理、結(jié)果報(bào)告、統(tǒng)計(jì)建模、模塊應(yīng)用。其數(shù)據(jù)管理功能非常強(qiáng)大，并且智能化，分析數(shù)據(jù)后的結(jié)果報(bào)告表現(xiàn)形式非常豐富，其應(yīng)用模塊包含了統(tǒng)計(jì)學(xué)中的絕大多數(shù)統(tǒng)計(jì)方法。Matlab軟件在功能上主要包括數(shù)值分析、數(shù)值和符號計(jì)算、工程與科學(xué)繪圖、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真、數(shù)字圖像處理、數(shù)字信號處理、通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)與仿真和財(cái)務(wù)與金融工程[2]。從功能上看，Matlab軟件是一款數(shù)學(xué)軟件，在工具箱應(yīng)用方面，側(cè)重工程實(shí)際應(yīng)用，但在這里我們更關(guān)心其統(tǒng)計(jì)技術(shù)的程序?qū)崿F(xiàn)和軟件的操作方法。傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)方法與統(tǒng)計(jì)思維是從純數(shù)學(xué)方法引入和執(zhí)行的，即提取事物特征、數(shù)學(xué)建模描述、特征計(jì)算和結(jié)果分析。由上面軟件功能可以看出，模塊化操作不只體現(xiàn)在功能實(shí)現(xiàn)的具體操作方法上，以下兩種情況下也可以應(yīng)用模塊化方法，一是在執(zhí)行統(tǒng)計(jì)任務(wù)時(shí)，把統(tǒng)計(jì)方法分解成多個(gè)任務(wù)，把不同的任務(wù)模塊化，二是當(dāng)統(tǒng)計(jì)任務(wù)涉及到多種統(tǒng)計(jì)方法，并需要進(jìn)行綜合分析時(shí)，可以把多種統(tǒng)計(jì)方法分別模塊化。模塊化有幾個(gè)明顯的優(yōu)勢，分別是方便修改設(shè)計(jì)內(nèi)容、方便調(diào)試程序和方便二次程序代碼的利用。Spss軟件同Matlab軟件的特點(diǎn)非常適合實(shí)現(xiàn)這種模塊化的操作。把硬件模塊化思維應(yīng)用在統(tǒng)計(jì)技術(shù)設(shè)計(jì)方面是一種新的統(tǒng)計(jì)思維。

3 Matlab與Spss在統(tǒng)計(jì)學(xué)中的聯(lián)合應(yīng)用

在Matlab與Spss的聯(lián)合應(yīng)用當(dāng)中，需要把Spss的模塊功能同Matlab的工具箱功能與GUI（圖形用戶設(shè)計(jì)）功能結(jié)合起來，在做統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)，在Matlab的眾多軟件工具箱中可以利用的工具箱包括主工具箱、系統(tǒng)辨識工具箱、高階譜分析工具箱、模型預(yù)測控制工具箱、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱、統(tǒng)計(jì)工具箱、模糊邏輯工具箱、線性矩陣不等式工具箱、優(yōu)化工具箱和符號數(shù)學(xué)工具箱。在Matlab的統(tǒng)計(jì)工具箱中的可調(diào)用函數(shù)同Spss的功能模塊有很多功能重復(fù)的區(qū)域，但Spss功能模塊對分析結(jié)果的多樣性和智能性表達(dá)是Matlab統(tǒng)計(jì)工具箱不具備的[3]。Spss有17個(gè)功能模塊，其中包括基礎(chǔ)程式、高等統(tǒng)計(jì)模組、進(jìn)階回歸模組、多變量表格、時(shí)間序列分析、多元尺度方法、聯(lián)合分析、精確檢定、遺漏值分析、類神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、決策樹、資料準(zhǔn)備和抽樣計(jì)劃等模塊。Spss功能模塊雖然多，但是當(dāng)對于多個(gè)模塊進(jìn)行組合使用時(shí)非常繁瑣。Matlab的GUI功能正好能彌補(bǔ)Spss的這一缺陷，可以用Matlab的GUI功能設(shè)計(jì)圖形用戶界面程序，在圖形用戶界面程序中導(dǎo)入Spss的多個(gè)功能模塊分析結(jié)果，然后在Matlab界面程序的回調(diào)函數(shù)中，編寫各個(gè)功能模塊分析結(jié)果聯(lián)合分析的程序代碼。這種Matlab與Spss的聯(lián)合應(yīng)用方法很好的彌補(bǔ)了Matlab與Spss的各自缺點(diǎn)。

4 結(jié)束語

在計(jì)算機(jī)硬件平臺上有多種統(tǒng)計(jì)軟件，它們各有特點(diǎn)和優(yōu)勢，其中Matlab軟件與Spss軟件，非常值得關(guān)注，因?yàn)檫@兩種軟件不僅應(yīng)用范圍廣、功能強(qiáng)大，而且二者還具有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。Spss的模塊功能十分強(qiáng)大，對于分析結(jié)果的后續(xù)表達(dá)方法也十分豐富、直觀，但其對于算法設(shè)計(jì)流程比較復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)工作實(shí)現(xiàn)起來非常繁瑣。Matlab軟件利用GUI功能和其本身的軟件工具箱正好可以配合Spss來實(shí)現(xiàn)這種比較復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)工作。這種設(shè)計(jì)方法不僅可以應(yīng)用于社會統(tǒng)計(jì)學(xué)方面，也可以應(yīng)用于工程實(shí)踐領(lǐng)域，如對電子設(shè)計(jì)產(chǎn)品的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與質(zhì)量評估等方面。

參考文獻(xiàn)

[1]黃磊.基于Matlab的概率與數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析實(shí)踐[J].湘南學(xué)院學(xué)報(bào)，2015（36）.

[2]鄧安生.淺談Matlab軟件用于統(tǒng)計(jì)分析教學(xué)[J].新余高專學(xué)報(bào)，2010（15）.

[3]王銳.統(tǒng)計(jì)軟件SPSS教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)與體會[J].西北醫(yī)學(xué)教育，2004（12）.

*通訊作者：付天舒。