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转帖:数学软件入门-2
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数据分析、科技绘图的必备工具---Microcal Origin Microcal Origin是Windows平台下用于数据分析、工程绘图的软件。它的功能强大，在各国科技工作者中使用较为普遍。下面将Origin 4.1版的基本功能向大家做一个介绍。 Origin像Microsoft Word、Excel等一样，是一个多文档界面（Multiple Document Interface，MDI)应用程序，如图一。它将用户所有工作都保存在后缀为OPJ的工程文件（Project）中，这点与Visual Basic等软件很类似。保存工程文件时，各子窗口也随之一起存盘；另外各子窗口也可以单独保存（File/Save Window ），以便别的工程文件调用。 一个工程文件可以包括多个子窗口，可以是工作表窗口（Worksheet）、绘图窗口（Graph）、函数图窗口（Function Graph）、矩阵窗口（Matrix）、版面设计窗口（Layout Page）等。一个工程文件中各窗口相互关联，可以实现数据实时更新，即如果工作表中数据被改动之后，其变化能立即反映到其他各窗口，比如绘图窗口中所绘数据点可以立即得到更新。然而，正因为它功能强大，其菜单界面也就较为繁复，且当前激活的子窗口类型不一样时，主菜单、工具条结构也不一样。 一、工作表（WorkSheet）窗口 当Origin启动或建立一个新的工程文件时，其默认设置是打开一个Worksheet窗口，如图二。该窗口缺省为两列，分别为A(X)、B(Y)，代表自变量和因变量。A和B是列的名称，将影响到绘图时的图例。可以双击列的顶部进行更改。此时你可以在该工作表窗口中直接输入数据；用光标键或鼠标移动插入点。也可以从外部文件导入数据，但应选择File/Import，Origin可以识别的数据文件格式，如文本型（ASCII）、Excel（XLS）、Dbase（DBF）等，甚至可以导入一个声音文件（.WAV），Origin可以分析这个声音文件并绘出其声波的波形图。 当数据输入工作表后，你可以先对输入的数据进行调整。选Edit/Set As Begin使选定的行作为绘图的起始行，Edit/Set As End则将选定行作为绘图终止行。在这种情况下可以只绘出某一段数据。选Column/Set as X、Y、Z，可以将选定列分别设为X、Y、Z轴。你也可以选Column/Add New Columns，在工作表中加入新的一列。当选定某列后再选Column/Set Column Values，可以对该列的数据值进行设置。Origin内置了一些函数，你可以在文本框中输入某个函数表达式，Origin将计算该表达式并将值填入该列。例如新增加一个C(Y)列，选定该列后，其缺省的表达式为Col(C)=Col(B)－Col(A)，表示把每行对应的B列值减去A列值，所得结果填入C列。当然你完全可以输入一个新的函数以完成相应的功能，具体函数名称及其用法请参见Origin的用户手册或其帮助文件。 先看看Origin基本的数据分析功能吧！选Analysis/Statistics on Columns，将弹出一个新的工作表窗口，里面给出了选定各列数据的各项统计参数，包括平均值（Mean）、标准偏差（Standard Deviation，SD）、标准误差（Standard Error，SE）、总和（Sum）以及数据组数N，如图三。注意到该工作表窗口上方的Recalculate按钮了吗？当原始工作表中的数据改动以后，点一下这个按钮，就可以重新计算，以得到更新的统计数据。同样，选Analysis/Statics on Rows则可以对行进行统计，只是统计结果直接附在原工作表右边，不另新建窗口。Analysis/Extract Worksheet Data 则用于从工作表窗口中提取符合一定条件的数据。例如它给定的缺省条件为：Col(B)>0，即表示从选定工作表中提取所有B列大于零的数据，并在新建的工作表窗口中显示。选Analysis/t－test可以对数据进行t检验，判断所选数据在给定置信度下是否存在显著性差异，结果将在弹出的Script Window中显示。具体的统计学名词就不在此解释了。对Script Window中的计算结果可以单独保存、打印、拷贝等，另外还可以在Analysis菜单下对数据排序（Sort）、快速傅立叶变换（FFT）、多重回归（Multiple Regression）等等，可根据需要选用。 下面该介绍Origin强大的绘图功能了。可以先在工作表窗口中选好要用的数据，点Plot菜单，将显示Origin可以制作的各种图形，包括直线图、描点图、向量图、柱状图、饼图、区域图、极坐标图以及各种3D图表、统计用图表等等。在Tools菜单下选择Linear Fit、Polynomial Fit或Sigmoidal Fit，将分别调出线性拟合、多项式拟合、S形曲线拟合的工具箱。例如要对数据进行线性拟合，在Linear Fit工具箱上设置好各个选项后（或用其缺省值），点Fit键，则弹出一个绘图窗口，给出拟合出来的曲线，同时在弹出的Script窗口中给出拟合参数，如回归系数、直线的斜率、截距等。不论是在以上Plot菜单中选择某项，或是选用以上的某种拟合方式，都将弹出一个Graph窗口，此时主菜单、工具条结构都将发生变化。 二、绘图（Graph）窗口 在Edit菜单下选Copy Page，可将当前Graph窗口中所绘的整个图形拷贝至Windows系统剪贴板。这时就可以在其他应用程序，如Word中进行粘贴等操作了。而这时的Plot菜单与刚才激活窗口为工作表窗口时的就完全不一样了。选Add Plot to Layer，可在当前层中加入新的一组数据点，这个命令用于将几组数据绘于同一个图上，如图四。如果所加入的数据还要进行拟合等操作，这时应加入描点图（Scatter）。一幅图中的数据组数，将在新增加的Data菜单的底部显示，数据组名称前面打勾的是当前激活的数据组。如果要对图中已有的数据进行拟合等操作，应先在Data菜单下点击该组数据，把该组数据设为激活状态，同时在Data菜单下可选Move Data Points，光标变为方格状，这时即可以在所绘图上移动数据点，或选Remove Bad Data Point，可删去不满意的数据点（可不要用这两项功能篡改实验数据哟）。操作结束后，相应工作表窗口中的数据也随之自动变化。 此时的Analysis菜单也与刚才完全不一样了。可以在此菜单下，选Simple Math，对两组数据进行简单的数学计算，包括加、减、乘、除、乘方等，另外可以对数据进行平滑、积分、微分、平移等操作，还可以进行其他各种方式的拟合。选该菜单最下面Non－linear Curve Fit，可以调出一个更复杂的界面，在其中可以选择合适的拟合函数进行非线性拟合。如果你对Analysis菜单下众多的术语感到头疼的话，建议你还是先去看看统计学方面的书吧。Format菜单下各命令可对图形进行设置。选Format/Page，可对输出图形的实际大小进行调整；Format/Layer 则用于对当前绘图层进行设置，如图形在页面中所占大小以及相对位置、是否显示背景、是否显示坐标轴等等；Format/Axes可对各坐标轴进行控制。因其选项繁多，建议对一般输出用其缺省值，然而，如需要输出一些特殊效果，就应该在对话框中进行相应的设置，例如可以通过适当的设置输出坐标网格效果。这些也可以通过在图中直接双击相应的对象进行设置。 三、其他窗口 在矩阵（Matrix）窗口中，可以方便地进行矩阵运算，如转置、求逆等，也可以通过矩阵窗口直接输出各种三维图表。在函数图（Function Graph）窗口中可以绘制出各种函数图形，其对应的菜单、工具条等与Graph窗口完全类似。而在版面设计（Layout Page）窗口中可以放置以上提及的各种窗口对象，如可以把一个Worksheet窗口和其对应的Graph窗口并列置于同一个Layout Page窗口中，以便最终输出，该窗口中的对象可以移动、改变大小等，但不能编辑。以上几类窗口，一则用法相对简单，二则平时数据处理、绘图输出中用得也相对较少，在此就不详细介绍了。 Origin的其他功能，如其内置的LabTalk脚本语言，可以实现工作自动化，更方便更快捷地控制Origin；其Layer（层面）的概念与PhotoShop中的类似，可以产生双X轴、双Y轴（例如同一个温度坐标，左边以摄氏度显示，右边以华氏度显示）等等。综合运用这些功能就可以完成更为复杂的任务，限于篇幅，不能一一介绍了。 [ Last edited by li_hip on 2006-6-16 at 10:58 ] |
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统计分析利器---SPSS7.0 现在计算机应用广泛，如火如荼，但许多人都淡忘了计算机发明的初衷。其实正如其名，计算机——计算，复杂、高级或繁琐的计算，这才是计算机产生的根本原因。计算导弹、原子弹的复杂数据，是当时计算机的唯一用途。科学的发展导致了计算机的产生，而计算机的产生则反过来推进了科学的发展。 SPSS(Statistical Package for the Social Science)——社会科学用软件包是世界上著名的统计分析软件之一。它和SAS(Statistical Analysis System，统计分析系统)、BMDP(Biomedical Programs，生物医学程序)并称为国际上最有影响的三大统计软件。SPSS名为社会学统计软件包，这是为了强调其社会科学应用的一面(因为社会科学研究中的许多现象都是随机的，要使用统计学和概率论的定理来进行研究)，而实际上它在社会科学、自然科学的各个领域都能发挥巨大作用，并已经应用于经济学、生物学、教育学、心理学、医学以及体育、工业、农业、林业、商业和金融等各个领域。 1995年12月，SPSS7.0横空出世，这是一个真正面向Windows95的版本，它充分发挥了Windows95的性能。较以前的版本SPSS7.0有了许多改进：新的结果输出显示、Pivot表(类似于表模板)使你能够以不同方式查看结果，容易访问上下文菜单。它改进了在线帮助，拖拽特性，多文档界面，结果摘要和一般线性模式(GLM)程序。 它对机器内存的要求是12MB，对硬盘容量的要求与选择安装不同的模块有关，一般安装后需要占用30MB硬盘空间。需要注意的是，在装配了软件后，硬盘应至少有30MB的自由空间，否则存取速度会有较明显的下降。 以下，我们来介绍SPSS7.0的功能。 在开始\程序菜单中双击“Spss for Windows”，就进入了SPSS。SPSS有两个窗口，一个是SPSS数据编辑窗口，另一个是SPSS输出航海家窗口，与Netscape的Navigator同名。以下分别加以介绍。 一、SPSS数据编辑窗口 这个窗口与微软的Excel有些相似，一些功能也相同。实际上Excel也提供了一些基本的统计功能，但这些功能与SPSS相比，可能会让比尔·盖茨脸红。整个数据编辑窗口分为标题栏、菜单栏、工具栏、编辑栏、内容区和状态栏。SPSS程序很大，命令和功能也很多，我们主要介绍菜单栏上的10个菜单命令。 1.File(文件)菜单 文件菜单提供了对数据文件进行打开、保存、调用、打印、退出等12条命令。值得一提的是：SPSS不仅能调用SPSS不同版本生成的数据文件，还能调用Excel、Lotus、Dbase、SYLK、Tab－delimited、Syntax等生成的各类文件，也可以使用ODBC的文件数据源，能够调用ASCⅡ的数据。“吃所能吃，胃口极好”。当然，也可以直接在内容区中输入数据，但要注意先定义变量。 2.Edit(编辑)菜单 编辑菜单提供了剪切、复制、粘贴、删除、查找、后悔、功能7条命令。其中功能项类似于WORD中的选项命令，可以对系统的各方面设置进行调节，如果用户不理解其中的一些命令，请尽量选择系统的默认值。 3.View(视图)菜单 视图菜单提供了开关状态栏、工具栏、内容区网格线等5条命令。 4.Data(数据)菜单 数据菜单提供了定义变量、定义数据、模板、插入变量、插入个案、查找个案、个案排序、增加个案、增加变量等13条命令，其性质类似于数据库的编辑与管理。 5.Transform(转换)菜单 转化菜单提供了个案排序、随机测定、替换缺省值等9项实用功能。 6.Statistics(统计)菜单 这才是SPSS的精华所在，它提供了强大、完备的统计方法。 ⑴Summaries基本统计分析 包括:Frequencies一维频数分布表；Descriptives求描述统计量的过程；Case Report个案报告；Report Summaries in Rows行形式输出报告；Report Summaries in Columns列形式输出报告。这一部分主要是对原始数据作整理和初步分析。 ⑵Custom Tables定义表 包括：Basi_Tables基本表、General Tables总表、Tables of Frequencies频数表。它们以表的形式将功能反映出来。 ⑶Compare Means比较平均数 包括：Means分组计算指定变量的描述统计量；One－Sample T Test单样本T检验；Independent－Samples T Test独立样本T检验；Paired－Samples T Test配对样本T检验；One－Way ANOVA一元方差分析。这是数据比较、求平均数、标准差、做T检验和简单方差分析等。 ⑷General Linear Model一般线性模式 包括单因素、多因素、重复测量的GLM和MANOVA，分类非常细，也可以作协方差分析(ANCNOVA)，这些统计方法是做实验经常用到的，你若想证明节食确实比运动更容易减肥，就用它来做吧。 ⑸Correlate相关分析 Bivariate项计算两个变量间的相关系数并进行检验；Partial项计算两个变量在控制了其它变量的影响下的相关系数；Distance项对变量或观测量进行相似性或不相似性测量。相关分析实际上就是想证明人也长与树也长之间存在一定的关系。 ⑹Regression回归分析 包括：Linear线性回归、Curve Estimation曲线回归、Logistic逻辑分析、Probit概率分析、Weight Estimation权重分析、@－Stage Least Square最小二乘法、Nonlinear非线性回归。你可以通过你的年龄、受教育程度、工作年限及能力专长来推测你在事业上可能达到的成就水平。 ⑺Loglinear逻辑线性分析 包括：General项、Logist项和Model Selection项。 ⑻CLASIFY聚类和判别分析 包括K－Means Cluster项执行快速聚类过程、Hierarchical Cluster执行分层聚类过程、Discriminent执行判别分析过程。“马家军”中的屡破世界记录者估计就是用聚类和判别分析所做的选材模型挑选出来的。 ⑼此外，统计菜单中还包括：Factor因子分析、Nonparametric Test非参数检验、Time Series时间序列、Scale比例、Multiple Response多元反应项等，可谓应有尽有。 7.Graphs(图形)菜单 这是SPSS成名的又一法宝，与Excel的制图功能相比，无论是功能还是在效果上都要强得多，堪称其它软件无法逾越的巅峰。用SPSS图形菜单制作图形可分为三步：建立数据文件，在数据窗口中录入数据，或是从其它数据文件中调用数据；生成图形；修饰生成的图形。只要看看SPSS能做出什么图形，你就会知道我对它的赞誉绝非夸张。 Bar选项可以生成简单条形图、分组条形图和分段条形图。 Line选项可以生成单线图、多线图和垂线图。 Area选项可以生成简单面积图和堆栈面积图。 Pie选项可以生成单圆图。 High－Low选项可以生成高－低－收盘图、极差图和距限图。 Pareto选项可以生成排列图或Pareto帕雷托图。 Control选项可以生成最常见的工序控制图。 Boxplot选项可以生成探查数据的箱线图。 Error Bar选项可以生成探查数据的误差条图。 Scatter选项可以生成简单散点图、重叠散点图、矩阵散点图和三维散点图。 Histogram选项可以生成直方图。 Normal P－P选项可以生成变量分布的分位数对正态分布的分位数的图形。 Normal Q－Q选项可以生成变量分布的分位数对正态分布的分位数的图形。 Sequence选项可以生成变量分布分位数对正态分布分位数的图形。 Time Series选项可以生成自相关图、偏相关图和互相关图。 8.Utility(实用程序)菜单 实用程序菜单提供了变量信息、文件信息、定义设置、用户设置和自动增加新个案5个命令。 9.Windows(窗口)菜单 窗口菜单提供了SPSS最小化、SPSS数据编辑窗口和SPSS输出窗口的切换功能。 10.Help(帮助)菜单 帮助菜单提供了帮助主题、SPSS教程、SPSS语句指南、SPSS漫游、关于SPSS等5个功能。 二、SPSS输出航海家窗口 SPSS输出窗口是用于展示SPSS的统计分析结果。其菜单命令与数据编辑窗口相似，只是减少了几个菜单项，而增加了一个INSERT菜单项，其中提供了插入新标题、插入新文本、插入图表、插入文本文件、插入对象等，所以需要用这些菜单命令进行调整修饰，在图形编辑窗口中，可以作图形转换，加入图形要素，展示图列和做图属性的修改(包括对图形颜色、标记符号、图线样式、标签、字体字号的选择和立体图形旋转、分离圆图等)，功能超级强大。 SPSS7.0的窗口化和点取操作大大方便了我们的统计分析过程，而且它在Pentium机上计算速度极快。要注意的是有些统计程序仍然需要你编写语句。此外，切记SPSS只是提供了强大的统计分析程序，至于选取哪种统计方法处理你的数据，还得劳你费心，最好以统计学权威书刊为主，如果选错了，小则闹笑话，大则就出事故! 最后，让我始终耿耿于怀的是，我们这样一个堂堂的数学古国、数学大国，至今仍然没有编制出一个像SPSS这样的统计分析软件。 |
2楼2006-06-16 10:57:32
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