第五章:SPSS统计绘图功能详解 (医学统计之星:张文彤) ,SAS绘制的统计图不太美观;而SPSS绘制的统计图较为美观,可以满足 大多数情况下的要求; STATA绘制的统计图形最为精美,但由于它采用命令行方 式操作,美观的图形需要添加大量选项,普通人不易掌握;而S-PLUS、 MATHLAB 等偏数理统计的软件虽然绘图能力也非常强,但由于自身的定位问题,并不为大 多数人所熟悉。因此,在各种统计软件中,以SPSS制作的统计图应用最为广泛 心 EXECL的统计绘图功能非常的强,我们还有必要学习SPSS的绘图功能 这个问题我的看法是: EXCEL由于它的纯中文界面和简单而强大的绘图功能,使 得可以用它来直接绘制各种简单的统计图,但是, EXCEL可以直接绘制的统计图 种类有限,象误差条图、自回归图等它就无能为力,即是它支持的线图、条图等, 如果过于复杂,如叠式条图、累计条图等也无法作出,而这些图在统计中是经常 会碰到的,此时就只有采用统计软件来绘制,SPSS就是其中的佼佼者。 §5.1常用统计图 在SPSS10.0版中,除了生存分析所用的生存曲线图被整合到 ANALYZE菜单 中外,其他的统计绘图功能均放置在 graph菜单中。该菜单具体分为以下几部分: Gallery:相当于一个自学向导,将统计绘图功能做了简单的介绍,初学 者可以通过它对SPSS的绘图能力有一个大致的了解。 · Interactive:交互式统计图,这是SPSS9.0版新增的内容 sMap:统计地图,这是SPSS10.0版新增的内容。 市面上所能见到的SSs10.0D版由于执照不全,并不能安装统计地图 模块。 ·下方的其他菜单项是我们最为常用的普通统计图,具体来说有: 条图 洲散点图 心□ 线图 直方图饼图 面积图 向箱式图 正态Q→Q图 正态PP图 质量控制图 Pareto图 自回归曲线图
第五章：SPSS 统计绘图功能详解 （医学统计之星：张文彤） ，SAS 绘制的统计图不太美观；而 SPSS 绘制的统计图较为美观，可以满足 大多数情况下的要求；STATA 绘制的统计图形最为精美，但由于它采用命令行方 式操作，美观的图形需要添加大量选项，普通人不易掌握；而 S-PLUS、MATHLAB 等偏数理统计的软件虽然绘图能力也非常强，但由于自身的定位问题，并不为大 多数人所熟悉。因此，在各种统计软件中，以 SPSS 制作的统计图应用最为广泛。 EXECL 的统计绘图功能非常的强，我们还有必要学习 SPSS 的绘图功能 吗？ 这个问题我的看法是：EXCEL 由于它的纯中文界面和简单而强大的绘图功能，使 得可以用它来直接绘制各种简单的统计图，但是，EXCEL 可以直接绘制的统计图 种类有限，象误差条图、自回归图等它就无能为力，即是它支持的线图、条图等， 如果过于复杂，如叠式条图、累计条图等也无法作出，而这些图在统计中是经常 会碰到的，此时就只有采用统计软件来绘制，SPSS 就是其中的佼佼者。 §5.1 常用统计图 在 SPSS 10.0 版中，除了生存分析所用的生存曲线图被整合到 ANALYZE 菜单 中外，其他的统计绘图功能均放置在 graph 菜单中。该菜单具体分为以下几部分： • Gallery：相当于一个自学向导，将统计绘图功能做了简单的介绍，初学 者可以通过它对 SPSS 的绘图能力有一个大致的了解。 • Interactive：交互式统计图，这是 SPSS 9.0 版新增的内容。 • Map：统计地图，这是 SPSS 10.0 版新增的内容。 市面上所能见到的 SPSS 10.0 D 版由于执照不全，并不能安装统计地图 模块。 •下方的其他菜单项是我们最为常用的普通统计图，具体来说有： 条图 散点图 线图 直方图 饼图 面积图 箱式图 正态 Q-Q 图 正态 P-P 图 质量控制图 Pareto 图 自回归曲线图
高低图 交互相关图序列图 频谱图 误差线图 其中后面几种图形用于时间序列分析。我们的讲解将这些常规统计图为 主,对交互式统计图和统计地图只举例介绍,就不再全面讲述了 我们所用的数据集为SPSS自带的 anxiety.sav,本章的大多数例子都将围 绕该数据集展开。 5.1.1操作界面介绍(条图) 5.1.1.1条图的通用界面 由于不同图形的绘图对话框有相当强的共性,下面我们通过一个简单的例子 来看看绘图菜单的大致界面是怎么样的,通过这个例子大家可以举一反三。 例5.1:在数据集 anxIety.sav中分不同的 subject对变量 score值(之和) 绘制条图。 选择 graphs=bar后,系统首先会弹出一个简单的导航对话框如下所示: 绘制简单条图(单式条图) Define Simple 绘制复式条图 Cancel 绘制堆积条图(分段条图) Help Stacked 定义统计图中数据的表达类型: 条图反映了同一变量若干条记录的分组汇总 Data in Chart Are group 条图反映了不同变量的汇总 C Summaries of separate ariables C Values of individual cases 条图反映了个体观察值 在该对话框中,SPSS将条图进行了大致的分类,对话框的上半部分用于选 择条图类型,下半部分的 Data in chart are单选框组用于定义条图中数据的表
高低图 交互相关图 序列图 频谱图 误差线图 其中后面几种图形用于时间序列分析。我们的讲解将这些常规统计图为 主，对交互式统计图和统计地图只举例介绍，就不再全面讲述了。 我们所用的数据集为 SPSS 自带的 anxiety.sav，本章的大多数例子都将围 绕该数据集展开。 5.1.1 操作界面介绍（条图） 5.1.1.1 条图的通用界面 由于不同图形的绘图对话框有相当强的共性，下面我们通过一个简单的例子 来看看绘图菜单的大致界面是怎么样的，通过这个例子大家可以举一反三。 例 5.1：在数据集 anxiety.sav 中分不同的 subject 对变量 score 值（之和） 绘制条图。 选择 graphs==>bar 后，系统首先会弹出一个简单的导航对话框如下所示： 绘制简单条图（单式条图） 绘制复式条图 绘制堆积条图（分段条图） 定义统计图中数据的表达类型： 条图反映了同一变量若干条记录的分组汇总 条图反映了不同变量的汇总 条图反映了个体观察值 在该对话框中，SPSS 将条图进行了大致的分类，对话框的上半部分用于选 择条图类型，下半部分的 Data in Chart are 单选框组用于定义条图中数据的表
达类型。这里根据我们所需绘制条图的类型,应该选择简单条图,在表达类型中 则应选择" Summaries for groups of cases"。选好后单击 DEFINE钮,系统开启 正式的条图定义对话框如下: a Define Simple Bar: Summaries for Groups of Cases Bars Represent OK Anxiety [anxiety c Nof cases C% of cases 参 Tension [tension] Cum n of cases C Cum. of cases o Score [score o Trial[trial] C Other summary function Reset Variabl Cancel Change Summary. Helr Category Axis Template Use chart specifications from: Titles File Options 对话框左侧为通用的侯选变量列表框,右侧的对话框元素依次解释如下: 【 Bars represent单选框组】 用于定义条图中直条所代表的含义,可以是样本例数、样本数所占的百分比、 累计样本例数、累计样本数所占的百分比或其余汇总函数,在例5.1中我们要对 变量 score的值绘图,因此选择最后一项" Other summary function",系统开启 summary function对话框如下所示:
达类型。这里根据我们所需绘制条图的类型，应该选择简单条图，在表达类型中 则应选择"Summaries for groups of cases"。选好后单击 DEFINE 钮，系统开启 正式的条图定义对话框如下： 对话框左侧为通用的侯选变量列表框，右侧的对话框元素依次解释如下： 【Bars Represent 单选框组】 用于定义条图中直条所代表的含义，可以是样本例数、样本数所占的百分比、 累计样本例数、累计样本数所占的百分比或其余汇总函数，在例 5.1 中我们要对 变量 score 的值绘图，因此选择最后一项"Other summary function"，系统开启 summary function 对话框如下所示：
Summary Function for Selected Variable(s) Continue Mean of values C Standard deviation Cancel C Median of values C Variance C Mode of values C Minimum value Help C Number of cases C Maximum value CSum ofvalues C Cumulative sum C Percentage above C Number above C Percentage belot C Number below C Percentile High C Percentage inside C Number inside Values are grouped midpoints 该对话框中列出了更多的统计汇总函数,可以满足绝大多数情况的需要。具 体有 上部:包括大多数常用统计汇总函数,如均数、标准差、中位数、方差、 众数、最大、最小值、样本例数、变量值之和、累计变量值 中部:可对各记录按大小进行筛选,如上侧百分之多少,或者只选择小 于某个数值的记录。具体的数值在 value框中输入。 下部:可按数值大小值选择取值在某个范围内的记录,具体的范围在low 和high框中输入。 注意上面的一些函数是和前面重复的,如样本例数 此外,对话框最下侧还有一个 Values are grouped midpoints复选框,当 选中 median of values或 percentile单选框时该框变为可选,选中则表明数据 为频数表格式,所输入的数值为组中值 根据我们的目的,这里选择 sum of values单选框,单击 continue后系统 回到上一个对话框。 【 Category Axis框】 用于选择所需的分类变量,此处必选。这里根据要求,将 sub ject选入,可 以见到此时0K已经变黑可用了
该对话框中列出了更多的统计汇总函数，可以满足绝大多数情况的需要。具 体有： •上部：包括大多数常用统计汇总函数，如均数、标准差、中位数、方差、 众数、最大、最小值、样本例数、变量值之和、累计变量值。 •中部：可对各记录按大小进行筛选，如上侧百分之多少，或者只选择小 于某个数值的记录。具体的数值在 value 框中输入。 •下部：可按数值大小值选择取值在某个范围内的记录，具体的范围在 low 和 high 框中输入。 注意上面的一些函数是和前面重复的，如样本例数。 此外，对话框最下侧还有一个 Values are grouped midpoints 复选框，当 选中 median of values 或 percentile 单选框时该框变为可选，选中则表明数据 为频数表格式，所输入的数值为组中值。 根据我们的目的，这里选择 sum of values 单选框，单击 continue 后系统 回到上一个对话框。 【Category Axis 框】 用于选择所需的分类变量，此处必选。这里根据要求，将 subject 选入，可 以见到此时 OK 已经变黑可用了
【 Template框】 用于选择绘制条图的模板,一般较少用。 【 Titles钮】 用于输入统计图的标题和脚注,最多可以输入两行主标题,一行副标题,两 脚注。 【 Options钮】 弹出 Options对话框,用于定义相关的选项,有: o Confidence Interval框输入需要计算的均数差值可信区间范围, 默认为95%。如果是和总体均数为0相比,则此处计算的就是样本所在总 体均数的可信区间。 。 Missing values单选框组定义分析中对缺失值的处理方法,可以是 具体分析用到的变量有缺失值才去除该记录( Excludes cases analysis by analysis),或只要相关变量有缺失值,则在所有分析中均将该记录 去除( Excludes cases listwise)。默认为前者,以充分利用数据。 现在,我们已经完成了绘制该图所需的工作,单击0K,系统绘出统计图如 下 至于 Data inChart are中的另两种情况 Summaries of separate variables 和 Values of individual cases,其对话框界面极为简单,可以说是一目了然, 这里不再多讲,只指出以下几点
【Template 框】 用于选择绘制条图的模板，一般较少用。 【Titles 钮】 用于输入统计图的标题和脚注，最多可以输入两行主标题，一行副标题，两 行脚注。 【Options 钮】 弹出 Options 对话框，用于定义相关的选项，有： o Confidence Interval 框 输入需要计算的均数差值可信区间范围， 默认为 95%。如果是和总体均数为 0 相比，则此处计算的就是样本所在总 体均数的可信区间。 o Missing Values 单选框组 定义分析中对缺失值的处理方法，可以是 具体分析用到的变量有缺失值才去除该记录（Excludes cases analysis by analysis），或只要相关变量有缺失值，则在所有分析中均将该记录 去除(Excludes cases listwise)。默认为前者，以充分利用数据。 现在，我们已经完成了绘制该图所需的工作，单击 OK，系统绘出统计图如 下： 至于 Data inChart Are 中的另两种情况 Summaries of separate variables 和 Values of individual cases，其对话框界面极为简单，可以说是一目了然， 这里不再多讲，只指出以下几点：
在 Summaries of separate variables的对话框中,可以用 Change summary钮更改汇总函数。 在 Values of individual cases的对话框中,下方 category labels 的选择并不影响做出直条的多少,只会影响X轴表示的内容,默认是记录 号 5.1.1.2复式条图与分段条图的界面 复式条图与分段条图的界面并非全新的东西,只是在前面的简单界面上增加 了一些元素,让我们再通过一个例子来看看 例5.2:在数据集 anxiety.sav中分不同的 subject对变量 score值(之和) 绘制条图,并且按变量 trial的不同取值堆积(分段): 由于要按变量 trial的不同取值分段,因此在导航对话框中就不能选 simple,而应根据目的选择 stacked,单击 define后系统开启的条图定义对话 框和我们前面所用的略有不同,具体来说在 Category Axis框附近不同,现在 Category Axis框下面多了些东西如下所示 Cate Axi Category Axi Define Stacks by Define Clusters by 选择 stacks时的情况 选择 clusters时的情况 显然,当需要做复式条图时,将所需的分类变量选入 stacks框中即可,做 分段条图的情况也与此类似。 以例5.2为例,其操作步骤如下: 1. Graphs==>bar 2. Clustered:选中 3. Summarizes for groups of variables单选框:选中 4.单击 Define ars repesent框:选入 score 0 ther summary function单选框:选中 Variable框:选入 sub jec 8. Change summary钮:单击 Sum of values单选框:单击 单击 continue钮 11. Cat 框:选入 sub jec 12. Define stacks by框:选入 trial 13.单击OK
•在 Summaries of separate variables 的对话框中，可以用 Change summary 钮更改汇总函数。 •在 Values of individual cases 的对话框中，下方 category labels 的选择并不影响做出直条的多少，只会影响 X 轴表示的内容，默认是记录 号。 5.1.1.2 复式条图与分段条图的界面 复式条图与分段条图的界面并非全新的东西，只是在前面的简单界面上增加 了一些元素，让我们再通过一个例子来看看： 例 5.2：在数据集 anxiety.sav 中分不同的 subject 对变量 score 值（之和） 绘制条图，并且按变量 trial 的不同取值堆积（分段）： 由于要按变量 trial 的不同取值分段，因此在导航对话框中就不能选 simple，而应根据目的选择 stacked，单击 define 后系统开启的条图定义对话 框和我们前面所用的略有不同，具体来说在 Category Axis 框附近不同，现在 Category Axis 框下面多了些东西如下所示： 选择 stacks 时的情况 选择 clusters 时的情况 显然，当需要做复式条图时，将所需的分类变量选入 stacks 框中即可，做 分段条图的情况也与此类似。 以例 5.2 为例，其操作步骤如下： 1. Graphs==>bar 2. Clustered：选中 3. Summarizes for groups of variables 单选框：选中 4. 单击 Define 5. Bars repesent 框：选入 score。 6. Other summary function 单选框：选中 7. Variable 框：选入 subject 8. Change summary 钮：单击 9. Sum of values 单选框：单击 10. 单击 continue 钮 11. Category Axis 框：选入 subject 12. Define stacks by 框：选入 trial 13. 单击 OK
绘出的条图如下所示: 但是,在 Values of individual cases的对话框中情况有些不同,原先Bars represent框只能选入一个变量,做复式条图和分段条图时该框中可以选入多个 变量了,其他的内容不变 5.1.2其他常用统计图 5.1.2.1散点图 散点图是各种统计图中比较简单的一种,共分为 simple、 matrix(以矩阵 的形式显示多个变量间两两的散点图)、 overlay(将多个变量间两两的散点图 同时做在一张图上)和3D(将X、Y、Z三个变量间的相关散点图做在一个立体 空间中)四种,其中需要解释的比较特殊的内容有: Set marks by框:选入一个标记变量,根据该变量取致的不同对同一个 散点图中的各点标以不同的颜色(或形状),例如在数据cars中我们以 horse和 weight做图,如果用 orgion的大小来做 marks,则两次做出的 图如下:
绘出的条图如下所示： 但是，在 Values of individual cases 的对话框中情况有些不同，原先 Bars repersent 框只能选入一个变量，做复式条图和分段条图时该框中可以选入多个 变量了，其他的内容不变。 5.1.2 其他常用统计图 5.1.2.1 散点图 散点图是各种统计图中比较简单的一种，共分为 simple、matrix（以矩阵 的形式显示多个变量间两两的散点图）、overlay（将多个变量间两两的散点图 同时做在一张图上）和 3D（将 X、Y、Z 三个变量间的相关散点图做在一个立体 空间中）四种，其中需要解释的比较特殊的内容有： • Set marks by 框：选入一个标记变量，根据该变量取致的不同对同一个 散点图中的各点标以不同的颜色（或形状），例如在数据 cars 中我们以 horse 和 weight 做图，如果用 orgion 的大小来做 marks，则两次做出的 图如下：
n Akan Venicle Weiht (bs) 没有mark变量时的情况 用 orgion做mark变量时的情况 Label cases框:当编辑图形在图形选项中选择显示 labels时,图形默 认显示记录号,如果在这里选择了 label变量,则显示该变量的取值 ·做出的3D图形可以在编辑时进行三维旋转,从多个角度进行观察。 5.1.2.2线图 线图实际上和条图是一回事,可以认为它就是条图的变形,条图是用直条的 高低表示多少,而线图是用点的高低来表示,然后又用直线将各点连接而成 5.1.2.3饼图 饼图的做法简直太简单了,不值一提 5.1.2.4面积图 面积图的做法是和线图、饼图类似的,比如堆积面积图是将各个指标值相加 而成,和分段式条图非常类似 5.1.2.5直方图 直方图用于观察某个变量的分布情况,如果选择了 display normal curve 复选框,则会同时做出一条当前变量理想状况的正态分布曲线来,和该曲线相比, 你就可以知道变量的实际分布究竟差了多远
没有 mark 变量时的情况 用 orgion 做 mark 变量时的情况 • Label cases 框：当编辑图形在图形选项中选择显示 labels 时，图形默 认显示记录号，如果在这里选择了 label 变量，则显示该变量的取值。 •做出的 3D 图形可以在编辑时进行三维旋转，从多个角度进行观察。 5.1.2.2 线图 线图实际上和条图是一回事，可以认为它就是条图的变形，条图是用直条的 高低表示多少，而线图是用点的高低来表示，然后又用直线将各点连接而成。 5.1.2.3 饼图 饼图的做法简直太简单了，不值一提！ 5.1.2.4 面积图 面积图的做法是和线图、饼图类似的，比如堆积面积图是将各个指标值相加 而成，和分段式条图非常类似。 5.1.2.5 直方图 直方图用于观察某个变量的分布情况，如果选择了 display normal curve 复选框，则会同时做出一条当前变量理想状况的正态分布曲线来，和该曲线相比， 你就可以知道变量的实际分布究竟差了多远
Std Dev-043,00 Mean 2959 5 %。飞电多 vEhicle Weight(bs. 5.1.2.6其他 PP图和Q-Q图都是用来观察变量是否服从正态分布的;质量控制图则用来 观察个体值是否有超过正常值范围的情况出现;箱式图的作用和它类似,只是换 了一种表达方式;其余的几种图几乎都是用与时间序列模型的。 5.1.3常用统计图编辑方法详解 该部分内容请参见4.5节:图片编辑方法详解。 §5.2交互式统计图 交互式统计图是SPSS8.0版新增的绘图类型,包括了交互式条图、线图、 面积图、饼图、散点图、箱式图、误差限图和和直方图共七种类型,那么,这种 新的统计图类型和普通的统计图相比有什么优越性,或者说,它的主要卖点 交互性都体现在哪里呢 在我看来,“交互式”这三个字主要体现在以下几个方面: 对话框的交互。它的对话框全部采用拖方式操作,并且每一个元素的可 操作性都大大强于普通对话框,以前需要两至三层对话框才能完成的工 作,现在在一层对话框中就可以完成了。 ·图形内容的交互。在技术上,普通统计图存储的是图形元素,因此编辑 时只能就图形元素的特征,如颜色、线型等加以修改;而现在的交互式统 计图完全不同,它存储的是原始数据或者绘图用的中间结果(如均数、标 准差等),因此当图形绘制完毕后仍能对图形进行彻底更改,如加入锌的
5.1.2.6 其他 P-P 图和 Q-Q 图都是用来观察变量是否服从正态分布的；质量控制图则用来 观察个体值是否有超过正常值范围的情况出现；箱式图的作用和它类似，只是换 了一种表达方式；其余的几种图几乎都是用与时间序列模型的。 5.1.3 常用统计图编辑方法详解 该部分内容请参见 4.5 节：图片编辑方法详解。 §5.2 交互式统计图 交互式统计图是 SPSS 8.0 版新增的绘图类型，包括了交互式条图、线图、 面积图、饼图、散点图、箱式图、误差限图和和直方图共七种类型，那么，这种 新的统计图类型和普通的统计图相比有什么优越性，或者说，它的主要卖点-- 交互性都体现在哪里呢？ 在我看来，“交互式”这三个字主要体现在以下几个方面： •对话框的交互。它的对话框全部采用拖方式操作，并且每一个元素的可 操作性都大大强于普通对话框，以前需要两至三层对话框才能完成的工 作，现在在一层对话框中就可以完成了。 •图形内容的交互。在技术上，普通统计图存储的是图形元素，因此编辑 时只能就图形元素的特征，如颜色、线型等加以修改；而现在的交互式统 计图完全不同，它存储的是原始数据或者绘图用的中间结果（如均数、标 准差等），因此当图形绘制完毕后仍能对图形进行彻底更改，如加入锌的
变量(在散点图中加入标示变量,甚至二维变三维)、删除某一部分数据、 甚至改变所会图形的基本类型,如将条图改绘为线图等,只要所需信息相 同,随你如何转换!不但如此,由于这个存储特点,现在我们还可以绘出 以前无法直接得到的图形,如将一个数据透视表的内容用图形来表示! Descriptive Statistics N Minimum aximum Mean Std Deviation 5.17 Valid n (istwise) 哈哈,统计表,我们要拿你来做图! 40,0 Statistics 这就是做出的交互式统计图 把它转成三维怎么样? ·增强的图形编辑能力。同样由于它的存储特点,现在交互式统计图的图 形编辑能力达到了有恃无恐的地步!几乎任何东西都可以拿来改,也可以 往里添加许多辅助线,如下面所示的一样:
变量（在散点图中加入标示变量，甚至二维变三维）、删除某一部分数据、 甚至改变所会图形的基本类型，如将条图改绘为线图等，只要所需信息相 同，随你如何转换！不但如此，由于这个存储特点，现在我们还可以绘出 以前无法直接得到的图形，如将一个数据透视表的内容用图形来表示！ 哈哈，统计表，我们要拿你来做图！ 这就是做出的交互式统计图 把它转成三维怎么样？ •增强的图形编辑能力。同样由于它的存储特点，现在交互式统计图的图 形编辑能力达到了有恃无恐的地步！几乎任何东西都可以拿来改，也可以 往里添加许多辅助线，如下面所示的一样：