基于Matlab与Spss的统计方法与统计思维研究

李晶++付天舒++汝秀梅++王秋菊++马秀华

摘 要：文章介绍了Matlab软件与Spss软件在统计学中的应用概括与应用方法。研究在计算机硬件平台上的统计软件对统计技术和统计思想的影响。Matlab软件与Spss软件在进行统计工作时具有很好的互补性。对比了两种软件的功能特点，分析了二者的优点和缺点，Spss的优势在于功能模块的强大，Matlab的优势在于统计算法实现的灵活性。在此基础上，提出了利用这两种软件互补性进行联合统计工作的方法。

关键词：Matlab；Spss；统计学；模块化

统计学是研究社会科学与自然科学的一种数学工具，其应用于现代社会生产生活的各个方面。随着大数据技术的发展，统计学对社会发展所起的作用达到了一个新的高度。统计学通过各种提取、分类、算法等技术手段，利用计算机硬件平台完成对过往的事物进行分析，对正在发展的事态进行预测，从而对人们的生产生活起到巨大的影响作用。随着统计技术的发展，在计算机硬件平台上应运而生了很多统计学软件，这些统计学软件不仅极大的提高了人们进行统计工作的效率，而且还逐渐影响着人们的统计思维，统计软件对统计技术和统计思想的影响也是一个值得研究的课题。

1 统计软件在统计学中的应用

在计算机平台上有很多种统计软件，它们各有特点，各有优势。常用统计软件有SAS、Spss、Matlab、Excel、S-plus、Minitab、Statistica和Eviews等。其中SAS软件在世界上应用非常广，功能强大，但价格太高。SPSS软件也是一个功能强大的统计软件，其主要应用于社会科学领域。Matlab软件功能强大，主要应用在自然科学中。Excel统计功能弱，但操作非常简单。S-plus软件功能强大，并且用户可以利用编程实现特定要求的统计方法。Minitab软件和Statistica软件使用方便，功能强大，但应用范围不大。Eviews软件功能的侧重点在回归分析和时间序列分析。在众多专业统计软件当中Spss和Matlab普及性最好，它们分别主要应用于社会科学与自然科学领域。Spss由Spss公司研发，在早期叫做社会科学统计软件包（SolutionsStatistical Package for the Social Sciences），2000年改为统计产品与服务解决方案（Statistical Product and Service Solutions）。Spss使用图形用户交互界面，可以在交互界面中直接调用统计方法工具，并在图形界面中直接修改统计参数。使用起来非常直观方便。Matlab软件由MathWorks公司研发，其全称为矩阵实验室（matrix laboratory），Matlab也使用图形用户交互界面，可以直接在Matlab软件工具箱中调用统计函数，用户也可以自己在脚本文件中编写特定的统计方法程序代码[1]。这样在进行统计工作时，Matlab和Spss有很强的互补性。

2 统计软件与模块化统计思维

怎样利用统计软件更有效的学习各种统计方法，并培养出在计算机平台下的统计思维是一个非常值得研究的课题，换句话说就是：怎样更有效的把书本上统计学方法和公式移植到电脑上，并加以实现。这里对两种软件进行功能分析。Spss在功能上主要包括数据管理、结果报告、统计建模、模块应用。其数据管理功能非常强大，并且智能化，分析数据后的结果报告表现形式非常丰富，其应用模块包含了统计学中的绝大多数统计方法。Matlab软件在功能上主要包括数值分析、数值和符号计算、工程与科学绘图、控制系统的设计与仿真、数字图像处理、数字信号处理、通讯系统设计与仿真和财务与金融工程[2]。从功能上看，Matlab软件是一款数学软件，在工具箱应用方面，侧重工程实际应用，但在这里我们更关心其统计技术的程序实现和软件的操作方法。传统的统计方法与统计思维是从纯数学方法引入和执行的，即提取事物特征、数学建模描述、特征计算和结果分析。由上面软件功能可以看出，模块化操作不只体现在功能实现的具体操作方法上，以下两种情况下也可以应用模块化方法，一是在执行统计任务时，把统计方法分解成多个任务，把不同的任务模块化，二是当统计任务涉及到多种统计方法，并需要进行综合分析时，可以把多种统计方法分别模块化。模块化有几个明显的优势，分别是方便修改设计内容、方便调试程序和方便二次程序代码的利用。Spss软件同Matlab软件的特点非常适合实现这种模块化的操作。把硬件模块化思维应用在统计技术设计方面是一种新的统计思维。

3 Matlab与Spss在统计学中的联合应用

在Matlab与Spss的联合应用当中，需要把Spss的模块功能同Matlab的工具箱功能与GUI（图形用户设计）功能结合起来，在做统计设计时，在Matlab的众多软件工具箱中可以利用的工具箱包括主工具箱、系统辨识工具箱、高阶谱分析工具箱、模型预测控制工具箱、神经网络工具箱、统计工具箱、模糊逻辑工具箱、线性矩阵不等式工具箱、优化工具箱和符号数学工具箱。在Matlab的统计工具箱中的可调用函数同Spss的功能模块有很多功能重复的区域，但Spss功能模块对分析结果的多样性和智能性表达是Matlab统计工具箱不具备的[3]。Spss有17个功能模块，其中包括基础程式、高等统计模组、进阶回归模组、多变量表格、时间序列分析、多元尺度方法、联合分析、精确检定、遗漏值分析、类神经网络、决策树、资料准备和抽样计划等模块。Spss功能模块虽然多，但是当对于多个模块进行组合使用时非常繁琐。Matlab的GUI功能正好能弥补Spss的这一缺陷，可以用Matlab的GUI功能设计图形用户界面程序，在图形用户界面程序中导入Spss的多个功能模块分析结果，然后在Matlab界面程序的回调函数中，编写各个功能模块分析结果联合分析的程序代码。这种Matlab与Spss的联合应用方法很好的弥补了Matlab与Spss的各自缺点。

4 结束语

在计算机硬件平台上有多种统计软件，它们各有特点和优势，其中Matlab软件与Spss软件，非常值得关注，因为这两种软件不仅应用范围广、功能强大，而且二者还具有很强的互补性。Spss的模块功能十分强大，对于分析结果的后续表达方法也十分丰富、直观，但其对于算法设计流程比较复杂的统计工作实现起来非常繁琐。Matlab软件利用GUI功能和其本身的软件工具箱正好可以配合Spss来实现这种比较复杂的统计工作。这种设计方法不仅可以应用于社会统计学方面，也可以应用于工程实践领域，如对电子设计产品的数据统计与质量评估等方面。

参考文献

[1]黄磊.基于Matlab的概率与数理统计分析实践[J].湘南学院学报，2015（36）.

[2]邓安生.浅谈Matlab软件用于统计分析教学[J].新余高专学报，2010（15）.

[3]王锐.统计软件SPSS教学的经验与体会[J].西北医学教育，2004（12）.

*通讯作者：付天舒。