统计分析工具和R语言在科学研究中的应用比较

张春龙

摘 要：目前，计算机已经成为人们生活中必不可少的工具之一，最早使用计算机的学科就是统计学。随着计算机的应用，大量计算机分析工具和程序语言被开发出来，统计分析工具和程序语言在科学研究中的应用已经越来越广泛。文章通过比较常见统计分析工具与R语言在具体应用分析中的优点与缺点，希望能够为广大科研工作者学习和使用提供一些借鉴作用。

关键词：统计分析 R语言 科学研究应用

中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）11（a）-0113-02

在概念方面，统计是指数据收集、数据分析和由相应数据得出最终结论的一组原则和方法。在应用方面，统计可以为各个领域服务（包括科研领域），当然，统计与数据是密不可分的。因此，计算机必须用于服务统计学分析。随着“大数据”时代的到来，大规模数据分析使得早期的“理论统计”已经慢慢淡出了人们的视线。目前，计算机已经成了人们身边必不可少的工具之一，但最早使用计算机的学科就是统计。随着计算机的应用和普及，大量计算机分析工具和程序语言被开发出来，受到了科研工作者的青睐。

1 統计分析工具的应用

统计分析工具的开发使统计被更多的人所接受，在科研工作中亦是如此。多数科研人员选择相对简单的方式来做统计分析，得出相应的结论。例如功能富集分析，临床科研人员通常会选择DAVID工具来做功能或通路识别。只需输入分析数据，点击几下鼠标，设定简单的参数选项，就能得到相应的分析结果。由于操作简单、无需统计背景和结果输出方便等优点，统计工具在各类科学研究中颇受喜爱。统计工具的种类很多，有些是针对特定研究方向的分析工具，只处理具体的分析问题。其中，SPSS是一个很受欢迎的统计工具，它具有操作简易、功能齐全、结果输出完善等优点[1，2]。该统计工具可以对各种类型的数据进行常规的统计分析，对于不具备统计背景知识的科学研究人员是很好的选择。另外，Excel作为数据表格软件，也有一定的统计计算功能，包括图标统计和函数计算功能。但是，Excel的函数计算只能进行简单的运算，例如计算均值和标准差等功能，却不能进行较复杂的数据分析和计算。此外，还有一些具体应用方向的统计工具，例如Minitab、Statistica和Eviews等。科研人员也可以根据不同的分析问题，学习和应用这些工具来获得相应的统计结果。

另外，在使用统计分析工具来进行运算时，不可以完全抛弃统计背景知识。例如，分析数据的整理、分析方法的选择、软件输出结果的理解都需要统计理论知识。这正是科研工作者需要慎重面对和特别注意的，同时，统计分析工具也存在一些问题。首先，分析工具无法得到计算过程的中间结果，因此无法在算法中插入其他分析过程。其次，统计软件得出的结果通常很多，而且，同样的分析方法下，不同的分析工具输出的结果可能还不一样，同样的结果内容也会存在差异。对于分析数据，如果选择统计工具适合该数据的选项全部输出，那么其中可能包含没有意义或相关性很低的结果。有些结果即使是相关领域专家也不能完全解释清楚。

最后，基于统计分析工具，科研人员无法实现研究方法和计算的创新。目前，创新性是科学研究的立足之本，也正是现成统计软件使用过程中需要面对的缺陷。为了解决上述统计软件存在的问题，只有编程语言才能检验结果真实意义、优化分析流程和提高方法的创新性。

2 R语言的应用

在众多编程语言中，许多科学研究人员使用R语言进行各种统计分析。R语言是在20世纪80年代后期由AT&T实验室开发的，完全免费、资源公开的语言系统[3，4]。R语言可以在Unix、Window和Macintosh环境运行，具有内在的帮助系统、画图功能和强大的、容易学习的语法，以及许多内在统计函数。因此，R语言基本上可以满足所有方面科研工作的需求，是一门极容易学习的编程语言。不仅是生物信息学研究人员，临床医学研究人员也常常运用R语言来从事科学研究。拥有多年编程经验的Roger Peng教授曾指出，“R语言已经成为统计领域最具人气的语言选项”。此外，R语言具备可扩展能力且拥有丰富的功能选项，可以在原有的算法基础上，研究人员构建自己的工具及方法，从而实现数据分析与挖掘。目前，很多机器学习算法以R语言作为主要实现手段。

同时，R语言也有一定缺点：它画图结果输出不如S-Plus，而且没有商业支持。另外，基于R语言无法开发Web类或者互联网应用程序。通常科研人员使用R语言处理分析任务，然后利用JavaScript等其它语言来完成最终结果的显示。

3 比较分析

以SPSS为代表比较统计分析工具与R语言在应用范围、适合领域、适合人员、扩展性、数据的处理、分析方法和灵活性等方面的差异性，结果如表1所示。

4 结语

总之，统计分析工具与R语言在处理分析数据时具有各自不同的优点与缺陷，统计分析工具简单便捷，R语言更具灵活性。因此，对于不同的科学研究任务，应该选择合适的工具或编程语言来实现统计分析。

参考文献

[1] 姜忠尉.统计分析软件SPSS的特点和应用分析[J].中国证券期货，2012（4）：291.

[2] 邓建红.医院统计中SPSS软件的应用分析[J].中国民族民间医药，2009，18（9）：161-162.

[3] 张哲，张豪.浅谈R语言在生物统计学教学中的应用[J]. 教育教学论坛，2013（27）：54-55.

[4] 奚宁.R语言在统计学教学中的运用[J].科技资讯，2012 （1）：197.endprint