判别分析SPSS操作教案.ppt
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1、判别分析SPSS操作 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1.基本原理基本原理 判别分析的目的是得到体现分类的函数关系式,即判别判别分析的目的是得到体现分类的函数关系式,即判别函数。基本思想是在已知观测对象的分类和特征变量值的前函数。基本思想是在已知观测对象的分类和特征变量值的前提下,从中筛选出能提供较多信息的变量,并建立判别函数;提下,从中筛选出能提供较多信息的变量,并建立判别函数;目标是使得到的判别函数在对观测量进行判别其所属类别时目标是使得到的判别
2、函数在对观测量进行判别其所属类别时的错判率最小。的错判率最小。判别函数的一般形式是:判别函数的一般形式是:其中,其中,为判别函数判别值;为判别函数判别值;为反映研究对象为反映研究对象特征的变量;特征的变量;为为各各变变量的系数,即判量的系数,即判别别系数。系数。常用的判别法有距离判别法、常用的判别法有距离判别法、Fisher判别法和判别法和Bayes判别法。判别法。例例1 人文发展指数是联合国开发计划署于人文发展指数是联合国开发计划署于1990年年5月发表月发表的第一份人类发展报告中公布的。该报告建议,目前对人的第一份人类发展报告中公布的。该报告建议,目前对人文发展的衡量应当以人生的三大要素为
3、重点,衡量人生三大要文发展的衡量应当以人生的三大要素为重点,衡量人生三大要素的指示分别采用出生时的预期寿命、成人识字率和实际人均素的指示分别采用出生时的预期寿命、成人识字率和实际人均GDP,将以上三个指示指标的数值合成为一个复合指数,即为,将以上三个指示指标的数值合成为一个复合指数,即为人文发展指数。资料来源人文发展指数。资料来源UNDP人类发展报告人类发展报告1995年。年。今从今从1995年世界各国人文发展指数的排序中,选取高发展年世界各国人文发展指数的排序中,选取高发展水平、中等发展水平的国家各五个作为两组样品,另选四个国水平、中等发展水平的国家各五个作为两组样品,另选四个国家作为待判样
4、品作判别分析。家作为待判样品作判别分析。使用三种判别方法进行判别,并进行研究三者之间的关系。使用三种判别方法进行判别,并进行研究三者之间的关系。本例中变量个数本例中变量个数p3,两类总体各有,两类总体各有5个样品,即个样品,即n1n25,有,有4个待判样品,假定两总体协差阵相等。个待判样品,假定两总体协差阵相等。两组线性判别的计算过程如下:两组线性判别的计算过程如下:(1)计算两类样本均值计算两类样本均值(2)计算样本协差阵,从而求出计算样本协差阵,从而求出类似地类似地经计算经计算(3)求线性判别函数求线性判别函数W(X)解线性方程组解线性方程组得得(4)对已知类别的样品判别分类对已知类别的样
5、品判别分类 对已知类别的样品对已知类别的样品(通常称为训练样品通常称为训练样品)用线性判别函数进行判用线性判别函数进行判别归类,结果如下表,全部判对。别归类,结果如下表,全部判对。(5)对判别效果作检验对判别效果作检验 判别分析是假设两组样品取自不同总体,如果两个总体的均值判别分析是假设两组样品取自不同总体,如果两个总体的均值向量在统计上差异不显著,作判别分析意义就不大:所谓判别效果向量在统计上差异不显著,作判别分析意义就不大:所谓判别效果的检验就是检验两个正态总体的均值向量是否相等,取检验的统计的检验就是检验两个正态总体的均值向量是否相等,取检验的统计量为:量为:其中其中将上边计算结果代人统
6、计量后可得:将上边计算结果代人统计量后可得:函数有效。函数有效。故在故在检验水平下,两总体间差异显著,即判别检验水平下,两总体间差异显著,即判别(6)对待判样品判别归类结果如下表:对待判样品判别归类结果如下表:2、继续用前面距离判别法例、继续用前面距离判别法例1的人文发展指数的数据作的人文发展指数的数据作Bayes判别分析。判别分析。这里组数这里组数k2,指标数,指标数p3,n1n25代人判别函数:代人判别函数:得两组的判别函数分别为:得两组的判别函数分别为:将原各组样品进行回判结果如下一灯片表:将原各组样品进行回判结果如下一灯片表:待判样品判别结果如下:待判样品判别结果如下:3、利用距离判别
7、法中例、利用距离判别法中例l的人文发展指数的数据作的人文发展指数的数据作Fisher判别分析:判别分析:(1)建立判别函数建立判别函数利用前例计算的结果,可得利用前例计算的结果,可得Fisher判别函数的系数判别函数的系数所以判别函数为所以判别函数为(2)计算判别临界值计算判别临界值y0。由于由于所以所以(3)判别准则判别准则(4)对已知类别的样品判别归类对已知类别的样品判别归类 上述回判结果表明:总的回代判对率为上述回判结果表明:总的回代判对率为100,这与统计资料,这与统计资料的结果相符,而且与前面用距离判别法的结果也一致。的结果相符,而且与前面用距离判别法的结果也一致。(5)对判别效果作
8、检验对判别效果作检验 由于由于所以在所以在检验水平下判别有效。检验水平下判别有效。(6)待判样品判别结果如下:待判样品判别结果如下:判别结果与实际情况吻合。判别结果与实际情况吻合。2.基本操作基本操作 SPSS利用利用“Discriminate”过程进行判别分析操作,下过程进行判别分析操作,下面给出基本操作步骤。面给出基本操作步骤。Step1:打开主对话框。:打开主对话框。选择选择“Analyze”“Classify”“Discriminate”命令,命令,打开打开“Discriminate Analysis”对话框,如图对话框,如图1.1所示所示图图1.1“Discriminate Anal
9、ysis”对话框,对话框,Step2:选择分组变量和自变量:选择分组变量和自变量 在变量列表中选择指定分组变量,单击右向箭头按钮,将在变量列表中选择指定分组变量,单击右向箭头按钮,将其移动至右侧的其移动至右侧的“Grouping Variable”(分组)文本框中,并(分组)文本框中,并单击单击“Define Range”(定义范围)按钮,出现图(定义范围)按钮,出现图1.2所示的所示的“Discriminant Analysis:Define Range”(判别分析定义(判别分析定义范围)对话框,在范围)对话框,在“Minimum”文本框中输入该分组变量的最文本框中输入该分组变量的最小值,在
10、小值,在“Maximum”文本框中输入该分组变量的最大值,单文本框中输入该分组变量的最大值,单击击“Continue”按钮,返回主对话框。按钮,返回主对话框。图图1.2“Discriminate Analysis:Define Range”对对话框话框 在变量列表中选择判别分析的变量,单击右向箭头按钮,在变量列表中选择判别分析的变量,单击右向箭头按钮,将其移动至将其移动至“Independents”(自变量)列表框中。(自变量)列表框中。Step3:选择判别分析方法。:选择判别分析方法。在主对话框中,自变量列表框下侧显示两个单选框,用在主对话框中,自变量列表框下侧显示两个单选框,用于指定选择判
11、别分析的方法。于指定选择判别分析的方法。Enter independents together 默认选项。当认为所有自变默认选项。当认为所有自变量都能对观测特性提供丰富的信息时,使用该选项,选择该项量都能对观测特性提供丰富的信息时,使用该选项,选择该项将不加将不加uanz地使用所有自变量进行判别分析,建立全模型,且地使用所有自变量进行判别分析,建立全模型,且不需要进一步选择。不需要进一步选择。Use stepwise method 逐步分析方法。当认为不是所有自逐步分析方法。当认为不是所有自变量都能对观测量特性提供丰的信息时,选择该项,因此需要变量都能对观测量特性提供丰的信息时,选择该项,因此
12、需要判别贡献的大小再进行选择。选中该单选按钮时,判别贡献的大小再进行选择。选中该单选按钮时,“Method”按钮被激活,可以进一步选择判别分析方法。按钮被激活,可以进一步选择判别分析方法。Step4:选择变量值标识。:选择变量值标识。如果需要使用一部分个案参与判别函数的推导,而且有一个变如果需要使用一部分个案参与判别函数的推导,而且有一个变量的某个值可以作为这些观测量的标识,则用量的某个值可以作为这些观测量的标识,则用Select Variable功功能进行选择。方法为在变量列表中选择变量,单击右向箭头按钮,能进行选择。方法为在变量列表中选择变量,单击右向箭头按钮,将其移动至将其移动至“Sel
13、ection”(选择变量)文本框;然后单击(选择变量)文本框;然后单击“Selection”文本框右侧的文本框右侧的“Value”按钮,显示按钮,显示“Discriminant Analysis:Set Value”(判别分析:设定值)子(判别分析:设定值)子对话框,如图对话框,如图1.3所示,输入选择变量的标识。单击所示,输入选择变量的标识。单击“Continue”按钮,返回主对话框。按钮,返回主对话框。图图1.3“Discriminant Analysis:Set Value”Step5:执行操作。:执行操作。选择完毕后,单击选择完毕后,单击“OK”按钮,执行判别分析操作。按钮,执行判别分
14、析操作。3.选项设置选项设置3.1 Method选项选项 选择选择“Use stepwise method”方法进行判别分析时,方法进行判别分析时,“Method”(方法)按钮将被激活,单击(方法)按钮将被激活,单击“Method”按钮,打开按钮,打开“Discriminant Analysis:Stepwise Method”(判别分析:逐(判别分析:逐步分析方法)对话框,如图步分析方法)对话框,如图1.4所示所示 在在“Method”选项组中选择进行逐步判别分析的方法,可供选选项组中选择进行逐步判别分析的方法,可供选择的判别分析方法有择的判别分析方法有5种:种:1.Wilkslambda
15、Wilkslambda方法。默认选项,每步都是方法。默认选项,每步都是Wilk的概计量最小的进入判别函数。的概计量最小的进入判别函数。2.Unexplained variance 不可解释方差方法。选择该项,不可解释方差方法。选择该项,表示每步都是使各类不可解释的方差和最小变量进入判别函数。表示每步都是使各类不可解释的方差和最小变量进入判别函数。3.Mahalanobisdistance Mahalanobis距离方法。选择该距离方法。选择该项,表示每步都使靠的最近的两类间项,表示每步都使靠的最近的两类间Mahalanobis距离最大的变距离最大的变量进入判别函数。量进入判别函数。4.Smal
16、lest F ratio最小最小F值方法。选择该项,表示每步都使值方法。选择该项,表示每步都使任何两类间的最小的任何两类间的最小的F值最大变量进入判别函数。值最大变量进入判别函数。5.Raos V Rao V统计量。选择该项,表示每步都使统计量。选择该项,表示每步都使Rao V统计量产生最大增量的变量进入判别函数,可以对一个要加统计量产生最大增量的变量进入判别函数,可以对一个要加入到模型中的变量的入到模型中的变量的V值指定一个最小增量。选择该方法时需值指定一个最小增量。选择该方法时需要在该项下面的要在该项下面的“V-to-enter”(输入(输入V值)文本框中输入这个值)文本框中输入这个增量的
17、指定值,当某变量导致的增量的指定值,当某变量导致的V值增量大于指定值的变量进值增量大于指定值的变量进入判别函数。入判别函数。“Criteria”(准则准则)选项组用于选择逐步判别停止的判据,可选项组用于选择逐步判别停止的判据,可供选择的判据包括以下几项:供选择的判据包括以下几项:Use F value 默认选项。使用默认选项。使用F值是系统默认的判据,当值是系统默认的判据,当加入一个变量(或剔除一个变量)后,对判别分析的变量进加入一个变量(或剔除一个变量)后,对判别分析的变量进行方差分析。当计算的行方差分析。当计算的F值大于指定的值大于指定的Entry值时,该变量保值时,该变量保存在函数中,默
18、认存在函数中,默认Entry值是值是3.84;当该变量使计算的;当该变量使计算的F值小值小于指定的于指定的Removal值时,该变量从函数中剔除,默认值时,该变量从函数中剔除,默认Removal值是值是2.71。即当被加入的变量。即当被加入的变量F值为值为3.84时,才把时,才把该变量加入到模型中,否则变量不能进入模型;或者当要从该变量加入到模型中,否则变量不能进入模型;或者当要从模型中移出的变量模型中移出的变量F值为值为2.71时,该变量才被移出模型,否则时,该变量才被移出模型,否则模型中的变量不会被移出。设置这两个值时应该注意模型中的变量不会被移出。设置这两个值时应该注意Entry值值和和
19、Removal值。值。Use probability of F 选择该项,表示用选择该项,表示用F检验的概率决检验的概率决定变量是否被加入函数或被剔除,而不是用定变量是否被加入函数或被剔除,而不是用F值加入变量的,值加入变量的,F值概率的默认值是值概率的默认值是0.05,移出变量的,移出变量的F值概率是值概率是0.10。Removal值是移出变量的值是移出变量的F值概率;值概率;Entry值是加入变量的值是加入变量的F值概率。值概率。“Display”(显示)选项组的选项用于显示逐步变量判别(显示)选项组的选项用于显示逐步变量判别法的过程设置。有以下两个复选项:法的过程设置。有以下两个复选项:
20、Summary of step要求在逐步选择变量过程中的每一步要求在逐步选择变量过程中的每一步之后显示每个变量的统计量。之后显示每个变量的统计量。F for pairwise distances要求显示两两类之间的两两要求显示两两类之间的两两F值矩阵。值矩阵。3.2 Statistics选项选项 在主对话框中单击在主对话框中单击“statistics”按钮,打开按钮,打开“Discriminant Anlysis:statistics”(判别分析:统计量)(判别分析:统计量)对话框,如图对话框,如图1.5所示。所示。图图1.5“Discriminant Anlysis:statistics”对
21、话框对话框该对话框中给出了输出结果中显示的统计量,包括如下选该对话框中给出了输出结果中显示的统计量,包括如下选项。项。在在“descriptive”(描述性)选项组中选择对原始数(描述性)选项组中选择对原始数据的描述统计量的输出。据的描述统计量的输出。Means 均值。选择该项,可以输出各类中各自变量的均值。选择该项,可以输出各类中各自变量的均值、标准差以及各自变量总样本的均值和标准差。均值、标准差以及各自变量总样本的均值和标准差。Univariate ANOVA 单变量方差分析。选择该项,表单变量方差分析。选择该项,表示对每一类同一自变量均值都相等的假设进行检验,输出单示对每一类同一自变量均
22、值都相等的假设进行检验,输出单变量的方差分析结果。变量的方差分析结果。Boxs M 选择该项,表示对各类的协方差矩阵相等的选择该项,表示对各类的协方差矩阵相等的假设进行检验。假设进行检验。“Function Coefficients”(判别分析的系数)选项组(判别分析的系数)选项组中给出选择判别函数系数的输出形式的选项,有两个复选项:中给出选择判别函数系数的输出形式的选项,有两个复选项:Fishers 选择该项,表示可以用于对新样本进行判别选择该项,表示可以用于对新样本进行判别分类的分类的fisher系数,对每一类给出一组系数,并给出该组中判系数,对每一类给出一组系数,并给出该组中判别分数最大
23、的观测量。别分数最大的观测量。Unstandardized 选择该项,表示未经标准化处理的选择该项,表示未经标准化处理的判别系数。判别系数。在在“matrices”(矩阵)选项组中选择自变量的系数矩(矩阵)选项组中选择自变量的系数矩阵,有阵,有4个复选项:个复选项:Within-group correlation类内相关矩阵。它计算相关类内相关矩阵。它计算相关矩阵之前将各组协方差矩阵平均后,计算类内相关矩阵。矩阵之前将各组协方差矩阵平均后,计算类内相关矩阵。Within-group covariance合并类内协方差矩阵,是将合并类内协方差矩阵,是将各组(类)协方差矩阵平均后计算的,区别与总协
24、方差矩阵。各组(类)协方差矩阵平均后计算的,区别与总协方差矩阵。Separate-groups covariance协方差矩阵。协方差矩阵。Total covariance总样本的协方差矩阵。总样本的协方差矩阵。3.3 Classification选项选项 在主对话框中单击在主对话框中单击“classify”按钮,显示按钮,显示“Discriminant Analysis:Classification”(判别分析:分类)子对话框,如(判别分析:分类)子对话框,如图图1.6所示。所示。图图1.6“Discriminant Analysis:Classification”对话框对话框 该对话框用于
25、指定分类参数和判别结果。分别介绍各个该对话框用于指定分类参数和判别结果。分别介绍各个选项组的选项。选项组的选项。在在“prior probabilities”选项组中选择先验概率,有两选项组中选择先验概率,有两个单选项供选择:个单选项供选择:All groups equal 表示各类先验概率相等。表示各类先验概率相等。Compute from groups sizes 表示由各类的样本量计算表示由各类的样本量计算决定,即各类的先验概率与其样本量成正比。决定,即各类的先验概率与其样本量成正比。在在“use covariance matrix”(利用协方差矩阵)选项(利用协方差矩阵)选项组中选择分
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