相关分析和回归分析SPSSppt课件.ppt
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1、病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第第SPSS章章相关分析与回归分析相关分析与回归分析病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程本章内容8.1 相关分析和回归分析概述相关分析和回归分析概述8.2 相关分析相关分析8.3 偏相关分析偏相关分析8.4 线性回归分析线性回归分析8.5 曲线估计曲线估计8.6 二项二项Logistic回归分析回归分析病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程8
2、.1 相关分析和回归分析概述 客观事物之间的关系大致可归纳为两大类,即客观事物之间的关系大致可归纳为两大类,即l函数关系:指两事物之间的一种一一对应的关系,如商品的销售额和销售量之间的关系。l相关关系(统计关系):指两事物之间的一种非一一对应的关系,例如家庭收入和支出、子女身高和父母身高之间的关系等。相关关系又分为线性相关和非线性相关。相关分析和回归分析都是分析客观事物之间相关关相关分析和回归分析都是分析客观事物之间相关关系的数量分析方法。系的数量分析方法。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程双变量关系强度测量的主要指标
3、双变量关系强度测量的主要指标病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程8.2 相关分析 相关分析通过图形和数值两种方式,有效地相关分析通过图形和数值两种方式,有效地揭示事物之间相关关系的强弱程度和形式。揭示事物之间相关关系的强弱程度和形式。8.2.1 散点图散点图 它将数据以点的的形式画在直角坐标系上,它将数据以点的的形式画在直角坐标系上,通过观察散点图能够直观的发现变量间的相关关通过观察散点图能够直观的发现变量间的相关关系及他们的强弱程度和方向。系及他们的强弱程度和方向。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对
4、稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程8.2.2 相关系数相关系数 利用相关系数进行变量间线性关系的分析通常需利用相关系数进行变量间线性关系的分析通常需要完成以下两个步骤:要完成以下两个步骤:第一,计算样本相关系数第一,计算样本相关系数r;u相关系数r的取值在-1+1之间uR0表示两变量存在正的线性相关关系;r0.8表示两变量有较强的线性关系;|r|0.3表示两变量之间的线性关系较弱第二,对样本来自的两总体是否存在显著的线性第二,对样本来自的两总体是否存在显著的线性关系进行推断。关系进行推断。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,
5、引起不同程度的病理生理过程 对不同类型的变量应采用不同的相关系数来度量,常用对不同类型的变量应采用不同的相关系数来度量,常用的相关系数主要有的相关系数主要有Pearson简单相关系数、简单相关系数、Spearman等等级相关系数和级相关系数和Kendall 相关系数等。相关系数等。8.2.2.1 Pearson简单相关系数(适用于两个变量都是数值简单相关系数(适用于两个变量都是数值型的数据)型的数据)Pearson简单相关系数的检验统计量为:简单相关系数的检验统计量为:病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程8.2.2.2
6、Spearman等级相关系数Spearman等级相关系数用来度量定序变量间的线性等级相关系数用来度量定序变量间的线性相关关系,设计思想与相关关系,设计思想与Pearson简单相关系数相同,简单相关系数相同,只是数据为非定距的,故计算时并不直接采用原始数只是数据为非定距的,故计算时并不直接采用原始数据据 ,而是利用数据的秩,用两变量的秩,而是利用数据的秩,用两变量的秩 代替代替 代入代入Pearson简单相关系数计算公式中,简单相关系数计算公式中,于是其中的于是其中的 和和 的取值范围被限制在的取值范围被限制在1和和n之间,之间,且可被简化为:且可被简化为:病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏
7、机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程如果两变量的正相关性较强,它们秩的变化具有同步性,于如果两变量的正相关性较强,它们秩的变化具有同步性,于是是 的值较小,的值较小,r趋向于趋向于1;如果两变量的正相关性较弱,它们秩的变化不具有同步性,如果两变量的正相关性较弱,它们秩的变化不具有同步性,于是于是 的值较大,的值较大,r趋向于趋向于0;在小样本下,在零假设成立时,在小样本下,在零假设成立时,Spearman等级相关系数等级相关系数服从服从Spearman分布;在大样本下,分布;在大样本下,Spearman等级相关等级相关系数的检验统计量为系数的检验统计量为Z统
8、计量,定义为:统计量,定义为:Z统计量近似服从标准正态分布。统计量近似服从标准正态分布。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程8.2.3 计算相关系数的基本操作相关分析用于描述两个变量间关系的密切程度,其特点是变相关分析用于描述两个变量间关系的密切程度,其特点是变量不分主次,被置于同等的地位。量不分主次,被置于同等的地位。在在Analyze的下拉菜单的下拉菜单Correlate命令项中有三个相关分命令项中有三个相关分析功能子命令析功能子命令Bivariate过程、过程、Partial过程、过程、Distances过程,分别
9、对应着相关分析、偏相关分析和相过程,分别对应着相关分析、偏相关分析和相似性测度(距离)的三个似性测度(距离)的三个spss过程。过程。Bivariate过程用于进行两个或多个变量间的相关分析,过程用于进行两个或多个变量间的相关分析,如为多个变量,给出两两相关的分析结果。如为多个变量,给出两两相关的分析结果。Partial过程,当进行相关分析的两个变量的取值都受过程,当进行相关分析的两个变量的取值都受到其他变量的影响时,就可以利用偏相关分析对其他变量进到其他变量的影响时,就可以利用偏相关分析对其他变量进行控制,输出控制其他变量影响后的偏相关系数。行控制,输出控制其他变量影响后的偏相关系数。Dis
10、tances过程用于对各样本点之间或各个变量之间过程用于对各样本点之间或各个变量之间进行相似性分析,一般不单独使用,而作为聚类分析和因子进行相似性分析,一般不单独使用,而作为聚类分析和因子分析等的预分析。分析等的预分析。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程 Bivariate相关分析步骤相关分析步骤(1)选择菜单)选择菜单AnalyzeCorrelateBivariate,出现窗口:出现窗口:病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程(2)把参加计算相关
11、系数的变量选到)把参加计算相关系数的变量选到Variables框。框。(3)在)在Correlation Coefficents框中选择计算哪种相关系数。框中选择计算哪种相关系数。(4)在)在Test of Significance框中选择输出相关系数检验的双框中选择输出相关系数检验的双边(边(Two-Tailed)概率)概率p值或单边(值或单边(One-Tailed)概率)概率p值。值。(5)选中)选中Flag significance correlation选项表示分析结果中选项表示分析结果中除显示统计检验的概率除显示统计检验的概率p值外,还输出星号标记,以标明变值外,还输出星号标记,以标
12、明变量间的相关性是否显著;不选中则不输出星号标记。量间的相关性是否显著;不选中则不输出星号标记。(6)在)在Option按钮中的按钮中的Statistics选项中,选中选项中,选中Cross-product deviations and covariances表示输出两变量的表示输出两变量的离差平方和协方差。离差平方和协方差。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程8.2.4 相关分析应用举例相关分析应用举例 为研究高等院校人文社会科学研究中立项课为研究高等院校人文社会科学研究中立项课题数会受哪些因素的影响,收集题数会受哪些
13、因素的影响,收集1999年年31个省个省市自治区部分高校有关社科研究方面的数据,研市自治区部分高校有关社科研究方面的数据,研究立项课题数(当年)与投入的具有高级职称的究立项课题数(当年)与投入的具有高级职称的人年数(当年)、发表的论文数(上年)之间是人年数(当年)、发表的论文数(上年)之间是否具有较强的线性关系。否具有较强的线性关系。对该问题的研究可以采用相关分析的方法,对该问题的研究可以采用相关分析的方法,首先可绘制矩阵散点图;其次可以计算首先可绘制矩阵散点图;其次可以计算Pearson简单相关系数。简单相关系数。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长
14、繁殖,引起不同程度的病理生理过程8.3 偏相关分析8.3.1 偏相关分析和偏相关系数偏相关分析和偏相关系数 上节中的相关系数是研究两变量间线性相关性的,若上节中的相关系数是研究两变量间线性相关性的,若还存在其他因素影响,就相关系数本身来讲,它未必是两还存在其他因素影响,就相关系数本身来讲,它未必是两变量间线性相关强弱的真实体现,往往有夸大的趋势。变量间线性相关强弱的真实体现,往往有夸大的趋势。例如,在研究商品的需求量和价格、消费者收入之间例如,在研究商品的需求量和价格、消费者收入之间的线性关系时,需求量和价格之间的相关关系实际还包含的线性关系时,需求量和价格之间的相关关系实际还包含了消费者收入
15、对价格和商品需求量的影响。在这种情况下,了消费者收入对价格和商品需求量的影响。在这种情况下,单纯利用相关系数来评价变量间的相关性显然是不准确的,单纯利用相关系数来评价变量间的相关性显然是不准确的,而需要在剔除其他相关因素影响的条件下计算变量间的相而需要在剔除其他相关因素影响的条件下计算变量间的相关。偏相关的意义就在于此。关。偏相关的意义就在于此。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程偏相关分析也称净相关分析,它在控制其他变量的偏相关分析也称净相关分析,它在控制其他变量的线性影响的条件下分析两变量间的线性关系,所采线性影响的
16、条件下分析两变量间的线性关系,所采用的工具是偏相关系数。用的工具是偏相关系数。控制变量个数为控制变量个数为1时,偏相关系数称一阶偏相关;时,偏相关系数称一阶偏相关;当控制两个变量时,偏相关系数称为二阶偏相关;当控制两个变量时,偏相关系数称为二阶偏相关;当控制变量的个数为当控制变量的个数为0时,偏相关系数称为零阶偏时,偏相关系数称为零阶偏相关,也就是简单相关系数。相关,也就是简单相关系数。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程利用偏相关系数进行分析的步骤第一,计算样本的偏相关系数第一,计算样本的偏相关系数 假设有三个变量假设
17、有三个变量y、x1和和x2,在分析,在分析x1和和y之间的净之间的净相关时,当控制了相关时,当控制了x2的线性作用后,的线性作用后,x1和和y之间的一阶偏之间的一阶偏相关定义为:相关定义为:偏相关系数的取值范围及大小含义与相关系数相同。偏相关系数的取值范围及大小含义与相关系数相同。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程第二,对样本来自的两总体是否存在显著的净相关进第二,对样本来自的两总体是否存在显著的净相关进行推断行推断检验统计量为:检验统计量为:其中,其中,r为偏相关系数,为偏相关系数,n为样本数,为样本数,q为阶数。为
18、阶数。T统计量服从统计量服从n-q-2个自由度的个自由度的t分布。分布。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程8.3.2 偏相关分析的基本操作1.选择菜单选择菜单AnalyzeCorrelatePartial病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程2.把参与分析的变量选择到把参与分析的变量选择到Variables框中。框中。3.选择一个或多个控制变量到选择一个或多个控制变量到Controlling for框框中。中。4.在在Test of Signifi
19、cance框中选择输出偏相关框中选择输出偏相关检验的双尾概率检验的双尾概率p值或单尾概率值或单尾概率p值。值。5.在在Option按钮中的按钮中的Statistics选项中,选中选项中,选中Zero-order Correlations表示输出零阶偏相表示输出零阶偏相关系数。关系数。至此,至此,SPSS将自动进行偏相关分析和统计检将自动进行偏相关分析和统计检验,并将结果显示到输出窗口。验,并将结果显示到输出窗口。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程8.3.3 偏相关分析的应用举例 上节中研究高校立项课题总数影响因素的相关
20、分上节中研究高校立项课题总数影响因素的相关分析中发现,发现立项课题数与论文数之间有较强正析中发现,发现立项课题数与论文数之间有较强正线性相关关系,但应看到这种关系中可能掺入了投线性相关关系,但应看到这种关系中可能掺入了投入高级职称的人年数的影响,因此,为研究立项课入高级职称的人年数的影响,因此,为研究立项课题总数和发表论文数之间的净相关系数,可以将投题总数和发表论文数之间的净相关系数,可以将投入高级职称的人年数加以控制,进行偏相关分析。入高级职称的人年数加以控制,进行偏相关分析。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程8.4
21、 线性回归分析8.4.1线性回归分析概述线性回归分析概述线性回归分析的内容线性回归分析的内容能否找到一个线性组合来说明一组自变量和因变量的关系如果能的话,这种关系的强度有多大,也就是利用自变量的线性组合来预测因变量的能力有多强整体解释能力是否具有统计上的显著性意义在整体解释能力显著的情况下,哪些自变量有显著意义回归分析的一般步骤回归分析的一般步骤确定回归方程中的解释变量(自变量)和被解释变量(因变量)确定回归方程对回归方程进行各种检验利用回归方程进行预测病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程8.4.2 线性回归模型线性回归
22、模型 一元线性回归模型的数学模型:一元线性回归模型的数学模型:其中x为自变量;y为因变量;为截距,即常量;为回归系数,表明自变量对因变量的影响程度。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程 用最小二乘法求解方程中的两个参数,得到:用最小二乘法求解方程中的两个参数,得到:病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程多元线性回归模型多元线性回归方程:多元线性回归方程:y=0+1x1+2x2+.+kxkn1、2、k为偏回归系数。n1表示在其他自变量保持不变的情况下,
23、自变量x1变动一个单位所引起的因变量y的平均变动。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程 8.4.3 线性回归方程的统计检验线性回归方程的统计检验l8.4.3.1回归方程的拟合优度回归方程的拟合优度 回归直线与各观测点的接近程度称为回归方程的拟合优度,回归直线与各观测点的接近程度称为回归方程的拟合优度,也就是也就是样本观测值聚集在回归线周围的紧密程度样本观测值聚集在回归线周围的紧密程度。1、离差平方和的分解:离差平方和的分解:建立直线回归方程可知:建立直线回归方程可知:y y的观测值的总变动的观测值的总变动可由可由 来反映
24、,称为总变差。引起总变差的来反映,称为总变差。引起总变差的原因有两个:原因有两个:n由于由于x x的取值不同,使得与的取值不同,使得与x x有线性关系的有线性关系的y y值不同;值不同;n随机因素的影响。随机因素的影响。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程xy病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程总离差平方和可分解为 即:总离差平方和(即:总离差平方和(SST)=SST)=剩余离差平方和剩余离差平方和(SST)+(SST)+回归回归离差平方和(离差平
25、方和(SSR)SSR)其中;其中;SSRSSR是由是由x x和和y y的直线回归关系引起的,可以由回归的直线回归关系引起的,可以由回归直线做出解释;直线做出解释;SSESSE是除了是除了x x对对y y的线性影响之外的随机因素所的线性影响之外的随机因素所引起的引起的Y Y的变动,是回归直线所不能解释的。的变动,是回归直线所不能解释的。病原体侵入机体,消弱机体防御机能,破坏机体内环境的相对稳定性,且在一定部位生长繁殖,引起不同程度的病理生理过程2 2、可决系数(判定系数、决定系数)、可决系数(判定系数、决定系数)回归平方和在总离差平方和中所占的比例可以作为一个统回归平方和在总离差平方和中所占的比
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