生物統(tǒng)計(jì)中統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)比范文

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生物學(xué)研究結(jié)果常需生物數(shù)理統(tǒng)計(jì)處理結(jié)合才能夠客觀準(zhǔn)確的的分析和解釋生物界各種現(xiàn)象和實(shí)驗(yàn)調(diào)查資料[1-2]。在研究?jī)蓚€(gè)或多個(gè)變量之間相互制約、相互依存關(guān)系時(shí)，生物數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法及其軟件亦廣泛應(yīng)用，目前常用的有Excel、SPSS和SAS。三者當(dāng)中SAS以其最為強(qiáng)大的統(tǒng)計(jì)功能是熟悉統(tǒng)計(jì)學(xué)并擅長(zhǎng)編程的專(zhuān)業(yè)人士的首選。而Excel、SPSS則受到非統(tǒng)計(jì)學(xué)專(zhuān)業(yè)人士的青睞；兩者相比，SPSS分析的結(jié)果更簡(jiǎn)單、直觀，更易于掌握。本文結(jié)合相關(guān)分析綜述三種軟件的優(yōu)缺點(diǎn)。

1常用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件的特點(diǎn)

Excel是我們?nèi)粘９ぷ髦凶畛Ｓ玫能浖弧Ｖ饕糜跀?shù)據(jù)處理、統(tǒng)計(jì)分析與計(jì)算，簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)管理，而且它能繪制圖表，具有檢查與刪除宏病毒的功能，并能與Internet網(wǎng)絡(luò)共享資源[3]。此外，還能利用VisualBasicforApplication（VBA）語(yǔ)言開(kāi)發(fā)面向特定應(yīng)用的程序，但實(shí)際應(yīng)用中很少有人使用。實(shí)際工作中我們經(jīng)常用Excel的兩大服務(wù)，一是自動(dòng)計(jì)算功能，進(jìn)行一些報(bào)表處理，這時(shí)Excel相對(duì)于Word來(lái)說(shuō)不僅制表容易，更重要的是Excel有自動(dòng)重算功能，一個(gè)數(shù)據(jù)被改動(dòng)了，相應(yīng)的結(jié)果會(huì)自動(dòng)重算；二是Excel的制圖功能，它能根據(jù)輸入表中的數(shù)據(jù)自動(dòng)生成曲線圖、柱形圖、餅形圖等，大大減輕了手工制圖的工作量。SPSS（StatisticalPackagefortheSocialScienceorStatisticProductsandServiceSolution）forWindows，與Excel相比，SPSS的統(tǒng)計(jì)分析功能、圖表功能和數(shù)據(jù)庫(kù)互接功能更為強(qiáng)大。SPSS軟件處理龐大的受隨機(jī)因素影響的數(shù)據(jù)時(shí)具有速度快、無(wú)編程、數(shù)據(jù)接口方便和功能模塊組合靈活等特點(diǎn)。它使用Win-dows的窗口方式展示各種管理和分析數(shù)據(jù)方法的功能，并使用對(duì)話(huà)框展示出各種功能選擇項(xiàng)，只要掌握一定的Windows操作技能，只需粗通統(tǒng)計(jì)分析原理，就可以使用該軟件為特定的科研工作服務(wù)。SPSS集數(shù)據(jù)整理、分析功能于一身。其基本功能包括數(shù)據(jù)管理、統(tǒng)計(jì)分析、圖表分析、輸出管理等等。SPSS統(tǒng)計(jì)分析過(guò)程包括描述性統(tǒng)計(jì)、均值比較、一般線性模型、相關(guān)分析、回歸分析、對(duì)數(shù)線性模型、聚類(lèi)分析、數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化、生存分析、時(shí)間序列分析、多重響應(yīng)等幾大類(lèi)，每類(lèi)中又分多個(gè)統(tǒng)計(jì)過(guò)程，比如回歸分析中又分線性回歸分析、曲線估計(jì)、Logistic回歸、Probit回歸、加權(quán)估計(jì)、兩階段最小二乘法、非線性回歸等多個(gè)統(tǒng)計(jì)過(guò)程，而且每個(gè)過(guò)程中又允許用戶(hù)選擇不同的方法及參數(shù)[4-5]。SPSS也有專(zhuān)門(mén)的繪圖系統(tǒng)，可以根據(jù)數(shù)據(jù)繪制各種圖形。其分析結(jié)果直觀、易學(xué)易用，而且可以直接讀取Excel及DBF數(shù)據(jù)文件。由于其操作簡(jiǎn)單，已經(jīng)在我國(guó)的社會(huì)科學(xué)、自然科學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用。SAS是一套大型集成應(yīng)用軟件系統(tǒng)，具有完備的數(shù)據(jù)存取、數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)展現(xiàn)功能。SAS系統(tǒng)中提供的主要分析功能包括統(tǒng)計(jì)分析、經(jīng)濟(jì)計(jì)量分析、時(shí)間序列分析、決策分析、財(cái)務(wù)分析和全面質(zhì)量管理工具等等。SAS中各模塊具有相對(duì)獨(dú)立的功能范圍。常用的模塊有base，graph，stat，insight，assist，analyst模塊等，分別執(zhí)行基本數(shù)據(jù)處理、繪圖、統(tǒng)計(jì)分析、數(shù)據(jù)探索、可視化數(shù)據(jù)處理等功能。編程操作功能的無(wú)比強(qiáng)大是SAS系統(tǒng)的長(zhǎng)處。盡管高級(jí)版本的SAS出現(xiàn)了可視化窗口，然而要想完全發(fā)揮SAS系統(tǒng)強(qiáng)大的功能，充分利用其提供的豐富資源，掌握SAS的編程操作是必要的，也只有這樣SAS在各個(gè)方面的杰出特長(zhǎng)才能得以體現(xiàn)。

2結(jié)合相關(guān)分析探討比較Excel、SPSS和SAS優(yōu)缺點(diǎn)

2.1變量的相關(guān)分析及兩個(gè)變量的相關(guān)分析

相關(guān)分析用于屬于平行關(guān)系的兩個(gè)變量的分析。在相關(guān)分析中，變量無(wú)自變量和依變量之分，而且都具有隨機(jī)誤差。相關(guān)分析只能研究變量間的相關(guān)程度和性質(zhì)，不能用一個(gè)變量的變化去預(yù)測(cè)另一個(gè)變量的變化。事物間的聯(lián)系是普遍的。生物學(xué)中，作物產(chǎn)量與施肥量、氣溫、土壤濕度等都存在一定的聯(lián)系。這種說(shuō)明客觀事物相互間關(guān)系的密切程度并用適當(dāng)?shù)慕y(tǒng)計(jì)指標(biāo)表示出來(lái)的過(guò)程就是相關(guān)分析。現(xiàn)以20種細(xì)胞系的細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)含量的測(cè)定結(jié)果為例，通過(guò)三種軟件的操作來(lái)進(jìn)行兩者之間的相關(guān)分析。如本例題命名X為細(xì)胞膜中蛋白質(zhì)含量，Y為細(xì)胞質(zhì)中蛋白質(zhì)含量，見(jiàn)表1。

2.1.1Excel操作Excel通過(guò)其分析工具庫(kù)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)計(jì)分析。數(shù)據(jù)在工作表中組織后，在“工具”菜單中單擊“數(shù)據(jù)分析”命令。如果在“工具”菜單中沒(méi)有“數(shù)據(jù)分析”命令，則需要安裝Excel的“分析工具庫(kù)”。安裝過(guò)程如下：在“工具”菜單中，單擊“加載宏”命令，單擊“瀏覽”按鈕，定位到Office安裝盤(pán)所在位置。安裝完成后，再打開(kāi)“加載宏”對(duì)話(huà)框，選中“分析工具庫(kù)”復(fù)選框。選擇“工具”菜單中的“數(shù)據(jù)分析”命令，此時(shí)彈出“數(shù)據(jù)分析”對(duì)話(huà)框。在分析工具列表框中選擇“相關(guān)系數(shù)”。在彈出的對(duì)話(huà)框中選擇輸入?yún)^(qū)域，即數(shù)據(jù)所在區(qū)域；分組方式根據(jù)輸入數(shù)據(jù)的方式選擇“逐列”或“逐行”。如果輸入?yún)^(qū)域的第一行中包含標(biāo)志項(xiàng)，則選中“標(biāo)志位于第一行”復(fù)選框；如果輸入?yún)^(qū)域中沒(méi)有標(biāo)志項(xiàng)，則此復(fù)選框不選。“輸出選項(xiàng)”中選擇相應(yīng)選項(xiàng)，以確定分析結(jié)果的顯示位置。選擇完成后，點(diǎn)擊確定即可顯示相關(guān)系數(shù)的值。Excel中若要顯示統(tǒng)計(jì)描述需要在“數(shù)據(jù)分析”中選擇“統(tǒng)計(jì)描述”。可顯示的結(jié)果有：平均、標(biāo)準(zhǔn)誤差、中位數(shù)、眾數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、方差、峰度、偏度、區(qū)域、最小值、最大值、求和、觀測(cè)數(shù)、最大、最小、置信度（95.0%）等。相關(guān)系數(shù)結(jié)果見(jiàn)表2。本例X與Y的相關(guān)系數(shù)為0.55461，相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)的P值為0.001，按α=0.05水準(zhǔn)，拒絕H0，接受H1，相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn)有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，膜蛋白和質(zhì)蛋白之間有55.461%的相關(guān)性。這樣的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果對(duì)于我們的后續(xù)實(shí)驗(yàn)有一定的指導(dǎo)作用。

2.1.2SPSS操作SPSS相關(guān)分析通過(guò)Statistics菜單的Corre-late選項(xiàng)完成。該命令允許同時(shí)輸入兩個(gè)或兩個(gè)以上變量，但系統(tǒng)輸出的是變量間兩兩相關(guān)的相關(guān)系數(shù)。此過(guò)程通過(guò)對(duì)變量進(jìn)行相關(guān)關(guān)系的分析，計(jì)算有關(guān)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，以判斷變量之間相互關(guān)系的密切程度。初始設(shè)置：?jiǎn)螕舸翱谧笙陆堑摹白兞看翱凇保╒ariableView），在名稱(chēng)、類(lèi)型、長(zhǎng)度、小數(shù)點(diǎn)等處適當(dāng)設(shè)置。完成相關(guān)設(shè)置后，單擊窗口左下角的“數(shù)據(jù)窗口”（DataView），返回?cái)?shù)據(jù)填充區(qū)。在SPSS工作表中輸入表1中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。輸入數(shù)據(jù)后，即可進(jìn)行相關(guān)性分析。具體步驟如下：選擇菜單欄中的分析（Analyze）→相關(guān)分析（C）→兩個(gè)變量相關(guān)分析（B），彈出“兩個(gè)變量相關(guān)”對(duì)話(huà)框。分別將X,Y變量選入“變量”的方框中，點(diǎn)擊“選項(xiàng)”（Options），彈出“兩個(gè)變量相關(guān)：選項(xiàng)”面板，選擇“統(tǒng)計(jì)”中的“描述”（Descriptive），即可顯示出“平均值和標(biāo)準(zhǔn)差”（M），交叉乘積的標(biāo)準(zhǔn)差和協(xié)方差（C）選項(xiàng),然后點(diǎn)擊“繼續(xù)”，重新回到“兩個(gè)變量相關(guān)”界面，本例分別選中“Pearson”，“雙側(cè)”和“標(biāo)識(shí)顯著相關(guān)”，然后點(diǎn)擊“確定”，即出現(xiàn)SPSS統(tǒng)計(jì)的結(jié)果見(jiàn)表3（省略統(tǒng)計(jì)描述表格）。從表中可以看出，變量X,Y的相關(guān)系數(shù)為0.555，交叉乘積的標(biāo)準(zhǔn)差和協(xié)方差為267.314，14.069。PearsonCorrelation（相關(guān)系數(shù)）一列中的星號(hào)含義是：顯著性水平為0.001（默認(rèn)值）的情況下，變量X，Y相關(guān)系數(shù)存在顯著差異，與“Sig”一列的結(jié)果相對(duì)應(yīng)。從給出結(jié)果我們可以看到，比起Excel，SPSS的結(jié)果內(nèi)容更詳盡，結(jié)果分析更全面。

2.1.3SAS操作與上述兩種操作不同之處在于，SAS操作在建立數(shù)據(jù)集時(shí)應(yīng)指定膜蛋白X與質(zhì)蛋白Y兩個(gè)變量。再調(diào)用CORR過(guò)程求出相關(guān)系數(shù)。1）設(shè)定數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境：LIBNAMEA''''C:\USER'''';2）數(shù)據(jù)步，建立數(shù)據(jù)集：DATAA.YTLI7_1;INPUTYX@@;CARDS;12.2115.214.5416.712.2711.912.0414.07.8819.811.1016.210.4317.013.3210.319.595.99.0518.76.4425.19.4916.410.1622.08.3823.18.4923.27.7125.011.3816.810.8211.212.4913.79.2124.4;RUN;3）CORR過(guò)程，進(jìn)行相關(guān)分析：PROCCORRDATA=A.YTLI7_1;VARXY;RUN;CORR過(guò)程的默認(rèn)輸出結(jié)果主要包括各個(gè)變量的簡(jiǎn)單統(tǒng)計(jì)描述（圖略）和一個(gè)相關(guān)系數(shù)矩陣。結(jié)果見(jiàn)表4。SAS這種程序化操作過(guò)程簡(jiǎn)單，但需熟練掌握相關(guān)的編程語(yǔ)言，而且結(jié)果內(nèi)容也沒(méi)有SPSS的結(jié)果詳盡。

2.2Excel、SAS、SPSS的評(píng)價(jià)

2.2.1數(shù)據(jù)處理Excel是日常辦公的通用軟件，也是作為計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)的一部分而被廣泛學(xué)習(xí)。作為簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理工具，Excel操作簡(jiǎn)便，結(jié)果直觀。SPSS的數(shù)據(jù)編輯器很像Excel，可以輸入數(shù)據(jù)。SPSS的可視窗口界面和下拉列表可以選擇特定命令。但運(yùn)用SPSS一次只能編輯一個(gè)數(shù)據(jù)文件，在一次涉及多個(gè)文件的數(shù)據(jù)處理中并不強(qiáng)大。SAS在數(shù)據(jù)處理上可謂功能強(qiáng)大，幾乎可以進(jìn)行任何可能的處理。SAS中的sql數(shù)據(jù)庫(kù)可以執(zhí)行sql查詢(xún)。只是需要耗費(fèi)大量時(shí)間來(lái)學(xué)習(xí)和理解那些在excel和SPSS中相對(duì)容易處理的簡(jiǎn)單命令。但是SAS可以同時(shí)處理幾個(gè)文件相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)，同時(shí)SAS還可以處理多達(dá)32768個(gè)文件，記錄的數(shù)量能限制在磁盤(pán)最大容量范圍內(nèi)，因此它以強(qiáng)大的數(shù)據(jù)管理和同時(shí)處理大批數(shù)據(jù)文件的功能，得到高級(jí)用戶(hù)的青睞。

2.2.2統(tǒng)計(jì)分析三種軟件用于統(tǒng)計(jì)分析的高級(jí)程度從高到低依次是:SAS,SPSS,EXCEL,就像例題中的操作一樣，只要是Ex-cel“數(shù)據(jù)分析”庫(kù)中包括的統(tǒng)計(jì)部分，都能通過(guò)簡(jiǎn)單的操作給出簡(jiǎn)單的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。但是Excel只能進(jìn)行有限的幾種運(yùn)算（平均、標(biāo)準(zhǔn)誤差、中位數(shù)、眾數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、方差、峰度、偏度、區(qū)域、最小值、最大值、求和、觀測(cè)數(shù)、最大、最小（1）、置信度（95.0%）等）。SPSS可以運(yùn)行眾多統(tǒng)計(jì)分析。其長(zhǎng)處在于變量分析和多變量分析，可以進(jìn)行多種特定效應(yīng)檢測(cè)。SPSS的缺點(diǎn)是運(yùn)算方法不多，只能依照軟件中提供的模式進(jìn)行運(yùn)算。SAS可以運(yùn)行多數(shù)常用的統(tǒng)計(jì)分析。SAS和SPSS一樣都屬于專(zhuān)業(yè)分析統(tǒng)計(jì)軟件，而SAS的強(qiáng)勢(shì)在于方差分析，混合模式分析和多變量分析，其不足在于依次多項(xiàng)邏輯回歸，運(yùn)算方法受到SAS語(yǔ)言的限制。

2.2.3圖表Excel的圖表生成簡(jiǎn)單，可視化窗口模式形象直觀，是日常圖表生成的有利工具，而且修飾加工的圖形尤其美觀，單元格數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)分析結(jié)果具有“聯(lián)動(dòng)”關(guān)系，改變其中一個(gè)單元格數(shù)據(jù)，與之相關(guān)的Excel公式或圖表就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變，具有“即改即見(jiàn)”的效果。Excel2007使之更加完善，這些功能均為SAS、SPSS所望之不及。SPSS窗口界面可以像Excel一樣輕松的創(chuàng)建圖表。圖片質(zhì)量較高，因此被很多發(fā)表文章的作者采用。SAS包括最強(qiáng)大的圖表工具SAS/Graph，但是SAS/Graph學(xué)習(xí)起來(lái)很有難度。這種圖表大多是通過(guò)程序性語(yǔ)言創(chuàng)建的。盡管SAS8以后的版本在創(chuàng)建圖表方面出現(xiàn)可視化界面，但還是沒(méi)有SPSS容易操作，一般適用于高級(jí)人士。

3結(jié)語(yǔ)

綜上所述，Excel易學(xué)易用，功能有限；但其內(nèi)置函數(shù)數(shù)量多且使用方便。公式、圖形等具有即改即可見(jiàn)的特點(diǎn)，此功能在目前的SAS、SPSS等統(tǒng)計(jì)軟件尚無(wú)法實(shí)現(xiàn)。SPSS操作簡(jiǎn)易，功能強(qiáng)大，結(jié)果詳盡，是生物統(tǒng)計(jì)等非計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)人士的首選；SAS要求用戶(hù)非常熟悉編程語(yǔ)言，這需要漫長(zhǎng)的學(xué)習(xí)過(guò)程。但一旦掌握后就可以享受其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。總之，三種統(tǒng)計(jì)軟件各有千秋，每個(gè)軟件都有其獨(dú)到之處，也難免有其軟肋所在。總的來(lái)說(shuō)，SAS，SPSS和Excel是能夠用于多種統(tǒng)計(jì)分析的一組工具。通過(guò)Stat/Transfer可以在數(shù)秒或數(shù)分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)不同數(shù)據(jù)文件的轉(zhuǎn)換。因此，可以根據(jù)你所處理問(wèn)題的性質(zhì)來(lái)選擇不同的軟件。如果想通過(guò)混合模型來(lái)進(jìn)行分析，可以選擇SAS；但SAS要求用戶(hù)非常熟悉編程語(yǔ)言，這需要漫長(zhǎng)的學(xué)習(xí)過(guò)程，但一旦掌握后就可以享受其強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能。若是要進(jìn)行方差分析，最佳的選擇當(dāng)然是SPSS，它能完成多種特殊效應(yīng)的檢驗(yàn)和多變量分析（多元方差分析，因子分析，判別分析等），SPSS11.5版還新增了混合模型分析的功能，但其缺點(diǎn)是沒(méi)有穩(wěn)健方法，無(wú)法完成穩(wěn)健回歸或得到穩(wěn)健標(biāo)準(zhǔn)誤，缺乏調(diào)查數(shù)據(jù)分析（SPSS12版增加了完成部分過(guò)程的模塊）。因此對(duì)他們有整體性的功能了解將對(duì)我們的實(shí)際科研工作具有重要的意義。