SAS統(tǒng)計(jì)分析標(biāo)準(zhǔn)教程

本書是為“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程配套的SAS上機(jī)操作類教程。全書包括12個(gè)單元。前8個(gè)單元為SAS應(yīng)用的基礎(chǔ)性練習(xí)，包括SAS基本操作、SAS試驗(yàn)設(shè)計(jì)、SAS數(shù)據(jù)整理、SAS統(tǒng)計(jì)繪圖、SAS統(tǒng)計(jì)推斷、單因子試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析、多因子試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析、回歸試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析8個(gè)專題，讀者可按需要選取部分內(nèi)容用作上機(jī)練習(xí)，培養(yǎng)利用SAS軟件解決試驗(yàn)設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)處理問題的基本技能。后4個(gè)單元為SAS軟件的高級(jí)統(tǒng)計(jì)實(shí)踐，包括主分量分析、因子分析、聚類分析、判別分析4個(gè)專題，讀者通過這4個(gè)單元的學(xué)習(xí)，可培養(yǎng)利用SAS軟件解決多變量數(shù)據(jù)分析問題的基本技能。

本書主要面向農(nóng)業(yè)院校園藝、農(nóng)學(xué)、林科、動(dòng)科、工科、生物科學(xué)等專業(yè)的本科生和研究生，所提供的試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)方法亦適合其它高等院?！霸囼?yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”類課程的需要，也可為科研人員和生產(chǎn)技術(shù)人員在試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)處理方面提供幫助。

大多數(shù)科研活動(dòng)是通過試驗(yàn)研究來定量探明問題中的因子效應(yīng)、因果關(guān)系或相關(guān)關(guān)系的，一般涉及試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析兩個(gè)基本過程。手工處理數(shù)據(jù)已難于完成設(shè)想的任務(wù)，尤其是多變量大規(guī)模樣本的海量數(shù)據(jù)處理。鑒于SAS軟件在數(shù)據(jù)處理方面的突出優(yōu)勢(shì)，借助SAS進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析是非常必要的。

SAS(Statistical Analysis System)是一款非常優(yōu)秀的統(tǒng)計(jì)軟件，由美國(guó)SAS軟件研究所(SAS Institute)研制和發(fā)布。SAS具有強(qiáng)大完備的數(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，能有效解決試驗(yàn)設(shè)計(jì)、統(tǒng)計(jì)分析、規(guī)劃決策、質(zhì)量控制、經(jīng)濟(jì)計(jì)量、金融財(cái)務(wù)等方面的數(shù)據(jù)處理問題，廣泛應(yīng)用于大學(xué)教育、科學(xué)研究、產(chǎn)品研發(fā)、企業(yè)生產(chǎn)、行政管理、經(jīng)濟(jì)管理等領(lǐng)域。目前，SAS被公認(rèn)為數(shù)據(jù)處理方面的標(biāo)準(zhǔn)軟件，它與SPSS、BMDP并稱為國(guó)際上最有影響的三大統(tǒng)計(jì)軟件。

SAS采用多窗口集成操作環(huán)境，每個(gè)窗口均配置標(biāo)題欄、菜單欄、工具條和注釋欄，根據(jù)需要還配置列表框、滾動(dòng)條、選項(xiàng)框等控件，布局美觀易用。用SAS進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)，既可采用菜單驅(qū)動(dòng)方式，又可采用程序驅(qū)動(dòng)方式。采用菜單驅(qū)動(dòng)方式處理數(shù)據(jù)操作雖較為簡(jiǎn)單，容易使用戶掌握SAS的用法，但操作過程需要較多的選項(xiàng)步驟，在統(tǒng)計(jì)原理不太清楚時(shí)仍難免造成數(shù)據(jù)分析錯(cuò)誤。另外，菜單驅(qū)動(dòng)方式處理數(shù)據(jù)未包含SAS的許多統(tǒng)計(jì)方法，因而其應(yīng)用有一定的局限性。相比之下，采用程序驅(qū)動(dòng)方式處理數(shù)據(jù)的方法具有較強(qiáng)的建模能力和適應(yīng)性，能靈活用于復(fù)雜多樣背景下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理，對(duì)于解決各種實(shí)際問題更加有效。再者，SAS程序僅有數(shù)據(jù)步(DATA STEP)和過程步(PROC STEP)兩種類型，兩種程序的格式結(jié)構(gòu)基本相同且用法較簡(jiǎn)單，幾個(gè)語句就能實(shí)現(xiàn)豐富的統(tǒng)計(jì)功能，而且程序驅(qū)動(dòng)方式處理數(shù)據(jù)囊括了SAS的全部統(tǒng)計(jì)方法。

本書是為“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”課程教材配套的上機(jī)練習(xí)指導(dǎo)書。全書共分12個(gè)單元，每個(gè)單元又按問題類型劃分出若干節(jié)。每個(gè)單元的練習(xí)對(duì)象均以實(shí)例展開，以問題、試驗(yàn)、數(shù)據(jù)、程序、結(jié)果、分析的基本架構(gòu)由淺入深陳述，對(duì)于較難的問題還介紹了數(shù)學(xué)模型和統(tǒng)計(jì)方法。掌握這些內(nèi)容后，讀者還可以通過舉一反三實(shí)現(xiàn)更為復(fù)雜的統(tǒng)計(jì)分析。

本書前8個(gè)單元為SAS應(yīng)用的基礎(chǔ)性練習(xí)。第1單元為SAS基本操作，主要使讀者熟悉SAS軟件和它的基本操作，進(jìn)而為后續(xù)單元的試驗(yàn)設(shè)計(jì)和統(tǒng)計(jì)分析做好準(zhǔn)備；第2單元為SAS試驗(yàn)設(shè)計(jì)，主要使讀者掌握試驗(yàn)的主要設(shè)計(jì)方法，并為后續(xù)單元的試驗(yàn)分析做好準(zhǔn)備；第3單元為SAS數(shù)據(jù)整理，主要使讀者掌握試驗(yàn)數(shù)據(jù)的格式整理和數(shù)據(jù)表管理，并為后續(xù)單元中試驗(yàn)分析的SAS編程做好準(zhǔn)備；第4單元為SAS統(tǒng)計(jì)繪圖，主要使讀者掌握SAS統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的展現(xiàn)方法；第5單元為SAS統(tǒng)計(jì)推斷，主要使讀者掌握參數(shù)估計(jì)及假設(shè)檢驗(yàn)的概念和方法；第6單元為單因子試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，主要使讀者掌握單因子試驗(yàn)的因果分析方法；第7單元為多因子試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，主要使讀者掌握多因子試驗(yàn)的因果分析方法；第8單元為回歸試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析，主要使讀者掌握變量間相關(guān)關(guān)系的分析方法；后4個(gè)單元為SAS應(yīng)用的高級(jí)統(tǒng)計(jì)實(shí)踐。第9單元為主分量分析，主要使讀者掌握變量集的化簡(jiǎn)技術(shù)和問題的綜合評(píng)價(jià)技術(shù)；第10單元為因子分析，主要使讀者掌握問題的潛在因子分析技術(shù)；第11單元為聚類分析，主要使讀者掌握研究對(duì)象的數(shù)值分類技術(shù)；第12單元為判別分析，主要使讀者掌握研究對(duì)象的判別分類技術(shù)。

本書自2000年起先后在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院“生物統(tǒng)計(jì)學(xué)”(后改名為“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與統(tǒng)計(jì)分析”)、工學(xué)院“試驗(yàn)設(shè)計(jì)與多元分析”的實(shí)驗(yàn)課上使用，課程對(duì)象既有本科生又有研究生。本書歷經(jīng)10余屆的教學(xué)應(yīng)用和多次大的修改、增刪和調(diào)整，從最初的僅服務(wù)于課程教學(xué)到現(xiàn)在的教學(xué)與科研兼顧，其凝聚了很多學(xué)生的學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn)和編著者的教學(xué)科研體會(huì)。

本書具有由淺入深、系統(tǒng)性強(qiáng)、層次分明、實(shí)例豐富、適合自學(xué)、易學(xué)易懂、不需較強(qiáng)計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等特點(diǎn)，旨在使讀者通過“模仿"para" label-module="para">

限于編著者水平，教材中一定存在不妥之處，懇切希望廣大讀者批評(píng)指正。

第1單元 SAS基本操作 1

1.1 SAS操作界面 1

1.2 SAS窗口操作 3

1.3 SAS菜單操作 7

1.4 SAS按鈕操作 9

1.5 SAS數(shù)據(jù)庫(kù)操作 9

1.5.1 定制Explorer顯示格式 9

1.5.2 定制Explorer排列格式 10

1.5.3 創(chuàng)建SAS數(shù)據(jù)庫(kù) 10

1.5.4 查找SAS數(shù)據(jù)庫(kù) 11

1.5.5 查看SAS數(shù)據(jù)文件的屬性 12

1.6 SAS文件操作 12

1.6.1 復(fù)制SAS數(shù)據(jù)文件 13

1.6.2 重命名SAS數(shù)據(jù)文件 13

1.6.3 打開SAS數(shù)據(jù)文件 14

1.6.4 刪除SAS數(shù)據(jù)文件 14

1.7 管理磁盤文件 15

1.8 SAS編程基礎(chǔ) 15

1.8.1 SAS程序的格式結(jié)構(gòu) 16

1.8.2 SAS程序示例 16

1.9 SAS幫助操作 17

上機(jī)報(bào)告的寫作要求 18

第2單元 SAS試驗(yàn)設(shè)計(jì) 19

2.1 術(shù)語和符號(hào) 19

2.2 隨機(jī)抽樣的設(shè)計(jì) 20

2.2.1 單變量隨機(jī)抽樣設(shè)計(jì) 20

2.2.2 配對(duì)變量隨機(jī)抽樣設(shè)計(jì) 21

2.2.3 兩獨(dú)立變量隨機(jī)抽樣設(shè)計(jì) 22

2.3 單因子試驗(yàn)設(shè)計(jì) 23

2.3.1 完全順序設(shè)計(jì) 23

2.3.2 區(qū)組順序設(shè)計(jì) 24

2.3.3 完全隨機(jī)設(shè)計(jì) 25

2.3.4 完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì) 25

2.3.5 拉丁方設(shè)計(jì) 26

2.4 試驗(yàn)處理的析因設(shè)計(jì) 27

2.4.1 完全析因設(shè)計(jì) 27

2.4.2 區(qū)組析因設(shè)計(jì) 30

2.4.3 部分析因設(shè)計(jì) 32

2.4.4 最小部分析因設(shè)計(jì) 34

2.5 多因子試驗(yàn)設(shè)計(jì) 37

2.5.1 完全順序設(shè)計(jì) 37

2.5.2 完全隨機(jī)設(shè)計(jì) 38

2.5.3 不完全隨機(jī)設(shè)計(jì) 39

2.5.4 完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì) 40

2.5.5 不完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì) 41

2.5.6 裂區(qū)設(shè)計(jì) 42

2.5.7 巢式設(shè)計(jì) 43

2.6 回歸試驗(yàn)設(shè)計(jì) 44

2.6.1 一元回歸設(shè)計(jì) 45

2.6.2 多元回歸設(shè)計(jì) 45

2.7 響應(yīng)面設(shè)計(jì) 47

2.7.1 問題和模型 48

2.7.2 中心組合正交旋轉(zhuǎn)設(shè)計(jì) 48

2.7.3 中心組合精度均衡設(shè)計(jì) 54

2.7.4 小試驗(yàn)量的中心組合設(shè)計(jì) 55

2.7.5 Box-Behnken設(shè)計(jì) 56

2.8 最優(yōu)試驗(yàn)設(shè)計(jì) 56

2.8.1 最優(yōu)區(qū)組析因設(shè)計(jì) 57

2.8.2 最優(yōu)平衡不完全區(qū)組設(shè)計(jì) 58

2.8.3 最優(yōu)不完全區(qū)組設(shè)計(jì) 60

2.8.4 最優(yōu)部分析因設(shè)計(jì) 61

上機(jī)報(bào)告 62

第3單元 SAS數(shù)據(jù)整理 63

3.1 數(shù)據(jù)表的格式要求 63

3.2 用Excel整理試驗(yàn)數(shù)據(jù) 64

3.2.1 創(chuàng)建Excel數(shù)據(jù)表 64

3.2.2 將Excel數(shù)據(jù)表轉(zhuǎn)換成SAS數(shù)據(jù)表 65

3.3 用SAS整理試驗(yàn)數(shù)據(jù) 67

3.4 創(chuàng)建各種形式的SAS數(shù)據(jù)表 69

3.4.1 字符型SAS數(shù)據(jù)表 69

3.4.2 數(shù)值型SAS數(shù)據(jù)表 69

3.4.3 混合型SAS數(shù)據(jù)表 70

3.4.4 含頻數(shù)和權(quán)值的SAS數(shù)據(jù)表 71

3.4.5 單變量SAS數(shù)據(jù)表 71

3.4.6 單向分組SAS數(shù)據(jù)表 72

3.4.7 兩向分組SAS數(shù)據(jù)表 72

3.4.8 n向分組SAS數(shù)據(jù)表 72

3.4.9 二值SAS數(shù)據(jù)表 74

3.4.10 協(xié)差陣和相關(guān)陣SAS數(shù)據(jù)表 75

3.5 SAS數(shù)據(jù)表的管理 77

3.5.1 復(fù)制數(shù)據(jù)表 77

3.5.2 添加觀測(cè) 78

3.5.3 修改觀測(cè) 78

3.5.4 刪除觀測(cè) 79

3.5.5 更新觀測(cè) 80

3.5.6 合并數(shù)據(jù)表 80

3.5.7 抽取子表 81

3.5.8 行對(duì)應(yīng)合并數(shù)據(jù)表 82

3.5.9 匹配合并數(shù)據(jù)表 83

3.5.10 改變量名 83

3.5.11 刪除變量 84

3.5.12 保留變量 85

3.6 SAS數(shù)據(jù)表的觀測(cè)排序 85

3.7 SAS數(shù)據(jù)變換 86

3.8 SAS數(shù)據(jù)概括 87

上機(jī)報(bào)告 89

第4單元 SAS統(tǒng)計(jì)繪圖 90

4.1 用SAS繪制散點(diǎn)圖 90

4.1.1 單變量散點(diǎn)圖 91

4.1.2 兩變量散點(diǎn)圖 91

4.1.3 多變量散點(diǎn)圖 92

4.2 用SAS繪制折線圖 93

4.2.1 單變量折線圖 93

4.2.2 變量相關(guān)折線圖 94

4.2.3 多變量折線圖 95

4.3 用SAS繪制盒須圖 95

4.4 用SAS繪制曲線圖 98

4.4.1 擬合曲線圖 98

4.4.2 函數(shù)的圖形 100

4.5 用SAS繪制餅圖 101

4.6 用SAS繪制柱形圖 102

4.6.1 離散變量的頻數(shù)分布圖 103

4.6.2 離散變量的累積頻數(shù)分布圖 104

4.6.3 離散變量的百分率分布圖 105

4.6.4 離散變量的累積百分率分布圖 105

4.7 用SAS繪制直方圖 106

4.7.1 連續(xù)變量的頻數(shù)分布圖 108

4.7.2 連續(xù)變量的累積頻數(shù)分布圖 109

4.7.3 連續(xù)變量的百分率分布圖 110

4.7.4 連續(xù)變量的累積百分率分布圖 111

4.8 用SAS繪制誤差圖 112

4.9 用SAS繪制三維網(wǎng)格圖 114

4.10 用SAS繪制等值線圖 115

上機(jī)報(bào)告 116

第5單元 SAS統(tǒng)計(jì)推斷 117

5.1 SAS概率計(jì)算 117

5.1.1 貝努利分布 118

5.1.2 Poisson分布 119

5.1.3 正態(tài)分布 120

5.1.4 t分布 121

5.1.5 χ2分布 122

5.1.6 F分布 123

5.1.7 均勻分布隨機(jī)數(shù) 124

5.1.8 離散分布隨機(jī)數(shù) 125

5.2 單變量樣本統(tǒng)計(jì)推斷 125

5.2.1 0-1分布比率Z檢驗(yàn) 126

5.2.2 離散變量的頻數(shù)分布及檢驗(yàn) 129

5.2.3 連續(xù)變量的頻數(shù)分布及檢驗(yàn) 134

5.2.4 基于觀測(cè)的參數(shù)估計(jì) 138

5.2.5 基于頻數(shù)的參數(shù)估計(jì) 139

5.2.6 連續(xù)變量均值和方差的假設(shè)檢驗(yàn) 141

5.3 配對(duì)樣本均值差t檢驗(yàn) 142

5.4 兩獨(dú)立樣本均值差t檢驗(yàn) 144

5.5 多變量樣本相關(guān)系數(shù)檢驗(yàn) 145

上機(jī)報(bào)告 146

第6單元 單因子試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析 148

6.1 單因子試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 148

6.2 平衡隨機(jī)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 148

6.2.1 無協(xié)變量平衡隨機(jī)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 148

6.2.2 含協(xié)變量平衡隨機(jī)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 150

6.3 不平衡隨機(jī)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 154

6.4 完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 156

6.5 最優(yōu)不完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的"para" label-module="para">

6.6 拉丁方設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 160

上機(jī)報(bào)告 162

第7單元 多因子試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析 163

7.1 多因子試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法 163

7.2 列聯(lián)表分析 163

7.3 隨機(jī)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 166

7.3.1 平衡完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 166

7.3.2 含協(xié)變量平衡完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 167

7.3.3 最優(yōu)完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 170

7.3.4 最優(yōu)平衡不完全隨機(jī)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 172

7.4 隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 175

7.4.1 單響應(yīng)完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 175

7.4.2 多響應(yīng)完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 177

7.4.3 最優(yōu)不完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 185

7.5 裂區(qū)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 187

7.6 巢式設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 191

上機(jī)報(bào)告 194

第8單元 回歸試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)分析 195

8.1 導(dǎo)言 195

8.2 一元回歸 195

8.2.1 一元線性回歸 196

8.2.2 一元多項(xiàng)式回歸 197

8.2.3 可線性化非線性回歸 198

8.2.4 本質(zhì)非線性回歸 199

8.3 隨機(jī)型自變量多元線性回歸 201

8.3.1 回歸診斷 201

8.3.2 全自變量多元線性回歸 204

8.3.3 通徑分析 206

8.3.4 篩選變量法多元線性回歸 207

8.3.5 嶺脊法多元線性回歸 208

8.3.6 主分量法多元線性回歸 209

8.3.7 典型相關(guān)分析 212

8.3.8 偏最小二乘多元線性回歸 216

8.4 隨機(jī)型自變量多元非線性回歸 218

8.4.1 可線性化回歸 218

8.4.2 多元二次多項(xiàng)式回歸 220

8.4.3 本質(zhì)非線性回歸 221

8.5 確定型自變量多元線性回歸 224

8.6 響應(yīng)面設(shè)計(jì)的試驗(yàn)分析 227

8.6.1 因子水平編碼和試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理 227

8.6.2 響應(yīng)面回歸分析 229

8.6.3 響應(yīng)面嶺脊分析 231

8.6.4 響應(yīng)面圖形分析 233

8.7 確定型自變量多元非線性回歸 236

上機(jī)報(bào)告 239

第9單元 主分量分析 241

9.1 導(dǎo)言 241

9.2 協(xié)差陣法主分量分析 242

9.3 相關(guān)陣法主分量分析 245

9.4 采用Solutions菜單操作進(jìn)行"para" label-module="para">

上機(jī)報(bào)告 253

第10單元 因子分析 254

10.1 導(dǎo)言 254

10.2 主分量法因子分析 255

10.3 主因子法因子分析 264

10.4 最大似然法因子分析 269

10.5 最小二乘法因子分析 273

上機(jī)報(bào)告 275

第11單元 聚類分析 277

11.1 導(dǎo)言 277

11.2 坐標(biāo)型觀測(cè)聚類分析 277

11.3 頻數(shù)型觀測(cè)聚類分析 281

11.4 二值型觀測(cè)聚類分析 284

上機(jī)報(bào)告 287

第12單元 判別分析 288

12.1 導(dǎo)言 288

12.2 Bayes判別分析 289

12.3 歐氏距離判別分析 293

12.4 Fisher判別分析 295

12.5 逐步Bayes判別分析 298

12.6 逐步歐氏距離判別分析 300

上機(jī)報(bào)告 303

參考文獻(xiàn) 304 2100433B