第一部分 Excel和SPSS簡介
一、Excel簡介
Excel是一款集表格處理、數據管理、統計制圖功能于一體的辦公軟件，此外還具有豐富的統計分析功能。借助于Excel，幾乎可以完成“統計學”課程的所有實驗內容。
（一）Excel中的基本概念
進入具體的操作性學習之前，這里先說明幾個基本的概念。理解這幾個概念是進一步學習的基礎。
1．文件
用術語說，文件就是存儲在磁盤上的信息實體。不同類型的文件，需要不同的應用程序才能打開它，比如有人從別的電腦上復制了一個用Excel創建的工作簿文件到自己的電腦上，可是無論如何也打不開它，后來才明白是因為自己的電腦上沒有安裝Excel應用程序。
所以，要順利地進行后面的學習，請在你的電腦上安裝Excel。
2．工作簿、工作表、單元格
工作簿是一種由Excel創建的文件，是Excel存儲和管理數據的基本工作形式，它由多個工作表組成。工作表則是工作簿的組成部分，是Excel存儲和管理數據的基本單元，它由多個單元格組成，操作和使用Excel，絕大部分工作是在工作表中進行的?？梢赃@樣形象地理解：工作簿是一個筆記本，而工作表是這個筆記本里的每頁紙。單元格是Excel存儲和管理數據的最小單元，一張工作表最多可由65536 × 256個單元格組成。
3．數據清單
數據清單是Excel中管理統計臺賬的一種快捷、便利的方式。數據清單將數據逐條地以縱向而非橫向的方式組織在工作表中，并同時提供對數據的錄入、瀏覽、查詢等基本功能。
4. Excel的保護功能
Excel的保護功能有兩個不同的層次：一是防止沒有授權的用戶查看Excel中的統計數據；二是防止用戶隨意修改Excel中的統計數據。其中，第二層次包括工作簿保護、工作表保護和單元格保護。Excel的保護功能是通過設置密碼來實現的。
5．公式
Excel實現派生新數據的有效工具是公式，公式是Excel中功能強大且極具特色的工具之一。Excel的公式是由算術運算符、單元格地址引用、數值和函數等組成的式子。其中，算術運算符包括：+（加）、-（減）、*（乘）、/（除）、%（百分數）、^（乘方）。
6．公式中的函數
函數是公式的重要組成部分，通過使用函數能夠完成許多復雜的計算工作。函數是具有特定計算功能的程序段。應用時通過“函數名（參數）”的方式進行函數調用，以完成特定的計算任務。
7．數組計算方式
數組計算方式將工作表中的一批單元格區域看成一個整體，且這個整體有統一的計算公式。
（二）Excel的主要操作方法和步驟
1．主要操作方法
要完成任何一項Excel操作一般都可以找到三種操作方法：鼠標操作、菜單操作和鍵盤命令操作。例如，想要將A1單元格的數據復制到A2單元格去，有如下幾種操作方法：
（1）鼠標操作法：先用鼠標選中A1單元格，然后緩慢移動鼠標到A1單元格的右下角，當鼠標的形狀變為黑色實心“十”字形之后（以后稱之為“填充柄”），拖動鼠標到A2單元格，然后放開鼠標，則A1的數據就復制到A2單元格了。
（2）菜單操作法：先用鼠標選中A1單元格，選擇“編輯”菜單中的“復制”命令，然后用鼠標選中A2單元格，再選擇“編輯”菜單中的“粘貼”命令，數據就復制到A2單元格了。
（3）鍵盤命令操作法：直接用鼠標選中A2單元格，從鍵盤輸入“= A1”命令，則復制即告完成。
以上是Excel中很典型的三種操作方法。在實際使用過程中，應根據實際情況，盡量選擇三種方法中最簡潔的操作方法，以提高操作速度。
2．主要操作步驟
（1）數據的輸入輸出操作。可以通過手動、公式生成、復制三種方法輸入數據。
①手動輸入數據。建立一個新的Excel文件之后，便可進行數據的輸入操作。在Excel中以單元格為單位進行數據的輸入操作。一般用上下左右光標鍵，Tab鍵或用鼠標選中某一單元格，然后輸入數據。
Excel中的數據按類型不同通常可分為四類：數值型、字符型、日期型和邏輯型。Excel根據輸入數據的格式自動判斷數據屬于什么類型。如日期型的數據輸入格式為“月 /日 /年”“月-日-年”或“時：分：秒”。要輸入邏輯型的數據，輸入“true”（真）或“false”（假）即可。若數據由數字與小數點構成，Excel自動將其識別為數字型，Excel允許在數值型數據前加入貨幣符號，Excel將其視為貨幣數值型，Excel也允許數值型數據用科學計數法表示，如2 × 10 9在Excel中可表示為2E+9。除了以上三種格式以外的輸入數據，Excel將其視為字符型處理。
②公式生成數據。Excel中的數據也可由公式直接生成。例如：在當前工作表中A1和B1單元格中已輸入了數值數據，欲將A1與B1單元格的數據相加的結果放入C1單元格中，可按如下步驟操作：用鼠標選定C1單元格，然后輸入公式“= A1 + B1”或輸入“=SUM（A1:B1）”，回車之后即可完成操作。C1單元格此時實際上存放的是一個數學公式“A1 +B1”，因此C1單元格的數值將隨著A1、B1單元格的數值的改變而變化。Excel提供了完整的算術運算符，如 +（加）、-（減）、*（乘）、/（除）、%（百分比）、^（指數）和豐富的函數，如SUM（求和）、CORREL（求相關系數）、STDEV（求標準差）等，供用戶對數據執行各種形式的計算操作。在Excel幫助文件中可以查到各類算術運算符和函數的完整使用說明。
③復制生成數據。Excel中的數據也可由復制生成。實際上，在生成的數據具有相同的規律性的時候，大部分的數據可以由復制生成。可以在不同單元格之間復制數據，也可以在不同工作表或不同工作簿之間復制數據，可以一次復制一個數據，也可同時復制一批數據，為數據輸入帶來了極大的方便。普通單元格的復制結果與公式單元格的復制結果相差較大，下面分別予以說明：
普通單元格指的是非公式的單元格。普通單元格的復制，一般可以按如下步驟進行：
第一步，拖動鼠標選定待復制的區域，選定之后該區域變為黑色。Excel可以進行整行、整列或整個表格的選定操作。例如，如果要選定表格的第一列，可直接用鼠標單擊列標“A”，如果要選定表格的第一行，可直接用鼠標單擊行標“1”，如果要選定整個表格，可直接點擊全選按鈕，如圖1-1-1所示。
圖1-1-1 Excel的全選圖示
第二步，選定完區域之后，用鼠標右擊該區域，選擇“復制”，將區域內容復制到粘貼版之中，可以發現該區域已被虛線包圍。
第三步，用鼠標右擊目標區域，選擇“粘貼”，則單元格區域的復制即告完成。
公式單元格的復制，一般可分為兩種：一種是值復制，一種是公式復制。值復制指的是只復制公式的計算結果到目標區域，公式復制指的是僅復制公式本身到目標區域。下面對它們的操作步驟分別予以說明：
值復制的具體操作是：
第一步，拖動鼠標選定待復制區域。
第二步，用鼠標右擊選定區域，選擇“復制”選項。
第三步，用鼠標右擊目標區域，再單擊“選擇性粘貼”子菜單。出現復制選項，選定“數值”選項，然后用鼠標單擊“確定”按鈕，則公式的值復制即告完成。
公式復制的具體操作是：
公式復制是Excel數據成批計算的重要操作方法，要熟練掌握公式復制的操作，首先要區分好兩個概念：單元格的相對引用與絕對引用。
Excel的公式一般都會引用到別的單元格的數值，如果你希望當公式復制到別的區域時，公式引用單元格不會隨之相對變動，那么你必須在公式中使用單元格的絕對引用；如果你希望當公式復制到別的區域時，公式引用單元格也會隨之相對變動，那么必須在公式中使用單元格的相對引用。在公式中如果直接輸入單元格的地址，那么默認的是相對引用單元格，如果在單元格的地址之前加入“$”符號那么意味著絕對引用單元格。例如，在當前工作表中A1和B1單元格中已輸入了數值數據，用鼠標選定C1單元格，然后輸入公式“=A1+B1”，此公式引用的便是兩個相對的單元格A1、B1，也就是說，如果將該公式復制到C2的單元格，公式所引用的單元格的地址將隨著發生變化，公式將變為“= A2+B2”，如果將該公式復制到F100的單元格，那么公式將變為“=D100+E100”。這就是相對引用的結果，公式的內容隨著公式的位置變化而相對變化。如果在C1單元格輸入的是“= $A$1 +$B$1”那么此公式引用的便是絕對的單元格，不論將公式復制到何處，公式的內容都不會發生變化。當然，絕對引用和相對引用亦可在同一公式之中混合交叉使用，例如，如果在C1單元中輸入的是公式“= A$1+B$1”，就意味著，公式的內容不會隨著公式的垂直移動而變動，而是隨著公式的水平移動而變動，如果將該公式復制到F100單元格，那么公式將變為“= D$1 +E$1”。可以作這樣的歸納：公式中“$”符號后面的單元格坐標不會隨著公式的移動而變動，而不帶“$”符號后面的單元格坐標會隨著公式的移動而變動。在實際使用中，如果能把單元格的相對引用與絕對引用靈活應用到Excel的公式之中，將為數據批量運算帶來極大的方便。
（2）數據的移動操作。數據的移動操作可按如下步驟進行：拖動鼠標選定待移動區域；用鼠標右擊選定區域，選擇“剪切”選項；用鼠標右擊目標區域，選擇“粘貼”，則單元格區域的移動即告完成。
與數據的復制操作不同，公式單元格的移動操作不存在值移動或公式移動的區別，也不存在絕對引用和相對引用的區別，移動操作將把公式單元格的公式內容原原本本地移動到目標區域，不作任何改動。
（3）數據的刪除操作。數據的刪除操作可按如下步驟進行：拖動鼠標選定待刪除區域；用鼠標右擊選定區域，選擇“刪除”，即可刪除單元格區域的內容。
如果不小心刪除了不該刪除的區域，可以通過“編輯”菜單的“撤消”命令來恢復被刪除的內容?！俺废辈僮魇荅xcel中較常用到的操作，如果不小心實施了錯誤的操作，那么可以通過“撤消”操作使工作表恢復原樣。
（4）與其他軟件交換數據的方法。在Excel中可以打開其他類型的數據文件，如FOXPRO系列的DBF數據庫文件、文本文件、lotus1-2-3的數據文件等。
具體操作方法為：在“文件”菜單中選擇“打開”子菜單；在“打開文件”對話框中選擇所要打開的文件的類型及其所在的目錄；用鼠標雙擊該文件名，并按Excel提示步驟操作即可打開該文件。
Excel文件同樣也可存為其他類型的數據文件，具體操作方法為：編輯好文件后，在“文件”菜單中選擇“另存為”子菜單；在“另存為”對話框中選擇所要打開文件的類型及其所在的目錄；輸入文件名之后，用鼠標單擊“保存”按鈕即可。
（三）加載“數據分析”工具
絕大部分的統計分析功能都需要Excel的“分析工具庫”宏來加以實現，在Office的典型安裝模式下，該工具并未自動安裝。
在初次使用“數據分析”功能時，需要先加載。
1．在Excel 2003中加載“數據分析”的方法為：
第一步，從“工具”菜單中選擇“加載宏”（見圖1-1-2）。
圖1-1-2 選擇“加載宏”
第二步，選擇“分析工具庫”選項，然后點擊“確定”，即可啟動（見圖1-1-3）。
圖1-1-3 加載“分析工具庫”
如果以前未安裝該工具庫，系統會自動提示插入安裝盤，運行“安裝”程序來加載“分析工具庫”。
此后，可以從“工具”菜單下選擇“數據分析”菜單，調用相應的統計分析功能來完成所需的操作。
2．在Excel 2007中加載“數據分析”的方法為：
第一步，單擊“Office”按鈕（見圖1-1-4）。
圖1-1-4 單擊“Office”按鈕
第二步，單擊“Excel選項”（見圖1-1-5）。
圖1-1-5 選擇“Excel選項”
第三步，選擇“加載項”中的“Excel加載項”，點擊“轉到”（見圖1-1-6）。
圖1-1-6 選擇“加載項”中的“Excel加載項”
第四步，選擇“分析工具庫”選項，然后點擊“確定”，即可啟動（見圖1-1-7）。
圖1-1-7 加載“分析工具庫”
如果以前未安裝該工具庫，系統會自動提示插入安裝盤，運行“安裝”程序來加載“分析工具庫”。
此后，可以從“數據”菜單下選擇“數據分析”菜單，調用相應的統計分析功能來完成所需的操作。
3．在Excel 2010、Excel 2013中加載“數據分析”的方法為：
第一步，從“文件”菜單中選擇“選項”（見圖1-1-8）。
圖1-1-8 選擇“選項”
第二步，選擇“加載項”中的“Excel加載項”，點擊“轉到”（見圖1-1-9）。
圖1-1-9 選擇“加載項”中的“Excel加載項”
第三步，選擇“分析工具庫”選項，然后點擊“確定”，即可啟動（見圖1-1-10）。
圖1-1-10 加載“分析工具庫”
如果以前未安裝該工具庫，系統會自動提示插入安裝盤，運行“安裝”程序來加載“分析工具庫”。
此后，可以從“數據”菜單下選擇“數據分析”菜單，調用相應的統計分析功能來完成所需的操作。
（四）Excel主要統計函數簡介
Excel中主要有11種函數，它們是數據庫函數（13條）、日期與時間函數（20條）、外部函數（2條）、工程函數（39條）、財務函數（52條）、信息函數（9條）、邏輯運算符（6條）、查找和引用函數（17條）、數學和三角函數（60條）、統計函數（80條）、文本和數據函數（28條）。
Excel中有80條統計函數，具體包括：
AVEDEV · AVERAGE · AVERAGEA · BETADIST · BETAINV · BINOMDIST · CHIDIST · CHIINV · CHITEST · CONFIDENCE · CORREL · COUNT · COUNTA · COUNTBLANK·COUNTIF·COVAR·CRITBINOM ·DEVSQ·EXPONDIST·FDIST· FINV·FISHER·FISHERINV·FORECAST·FREQUENCY·FTEST·GAMMADIST· GAMMAINV· GAMMALN · GEOMEAN · GROWTH · HARMEAN · HYPGEOMDIST · INTERCEPT·KURT·LARGE·LINEST·LOGEST·LOGINV·LOGNORMDIST·MAX· MAXA·MEDIAN·MIN·MINA·MODE·NEGBINOMDIST·NORMDIST·NORMSINV· NORMSDIST·NORMSINV·PEARSON·PERCENTILE·PERCENTRANK·PERMUT· POISSON · PROB · QUARTILE · RANK · RSQ · SKEW · SLOPE · SMALL · STANDARDIZE·STDEV·STDEVA·STDEVP·STDEVPA·STEYX·TDIST·TINV· TREND·TRIMMEAN·TTEST·VAR·VARA·VARP·VARPA·WEIBULL·ZTEST
其中，在“統計學實驗”課程中常用的統計函數及其用途歸納如下：
1．進行統計整理的統計函數
（1）COUNT函數
用途：返回數字參數的個數。它可以統計數組或單元格區域中含有數字的單元格個數。
語法：COUNT（value1, value2, . . . ）
（2）COUNTA函數
用途：返回參數組中非空值的數目。利用函數COUNTA可以計算數組或單元格區域中數據項的個數。
語法：COUNTA（value1, value2, . . . ）
（3）COUNTBLANK函數
用途：計算某個單元格區域中空白單元格的數目。
語法：COUNTBLANK（range）
（4）COUNTIF函數
用途：計算區域中滿足給定條件的單元格的個數。
語法：COUNTIF（range, criteria）
（5）FREQUENCY函數
用途：以一列垂直數組返回某個區域中數據的頻率分布。它可以計算出在給定的值域和接收區間內，每個區間包含的數據個數。
語法：FREQUENCY（data_array, bins_array）
（6）LARGE函數
用途：返回某一數據集中的某個最大值?？梢允褂肔ARGE函數查詢考試分數集中第一、第二、第三等的得分。
語法：LARGE（array, k）
（7）PERCENTILE函數
用途：返回數值區域的K百分比數值點。例如確定考試排名在80個百分點以上的分數。
語法：PERCENTILE（array, k）
（8）PERCENTRANK函數
用途：返回某個數值在一個數據集合中的百分比排位，可用于查看數據在數據集中所處的位置。例如計算某個分數在所有考試成績中所處的位置。
語法：PERCENTRANK（array, x, significance）
（9）RANK函數
用途：返回一個數值在一組數值中的排位（如果數據清單已經排過序了，則數值的排位就是它當前的位置）。
語法：RANK（number, ref, order）
（10）SMALL函數
用途：返回數據集中第k個最小值，從而得到數據集中特定位置上的數值。
語法：SMALL（array, k）
（11）STANDARDIZE函數
用途：返回以mean為平均值，以standard-dev為標準偏差的分布的正態化數值。
語法：STANDARDIZE（x, mean, standard_dev）
2．計算平均指標的統計函數
（1）AVERAGE函數
用途：計算所有參數的算術平均值。
語法：AVERAGE（number1, number2, . . . ）
（2）AVERAGEA函數
用途：計算參數清單中數值的平均值。它與AVERAGE函數的區別在于不僅數字，而且文本和邏輯值（如TRUE和FALSE）也參與計算。
語法：AVERAGEA（value1, value2, . . . ）
（3）GEOMEAN函數
用途：返回正數數組或數據區域的幾何平均值?？捎糜谟嬎憧勺儚屠钠骄鲩L率。
語法：GEOMEAN（number1, number2, . . . ）
（4）POWER函數
用途：返回給定數字的乘冪，可用于某數開n次方或計算某數的n次方。
語法：POWER（number, power）
（5）HARMEAN函數
用途：返回數據集合的調和平均值。調和平均值與倒數的算術平均值互為倒數。調和平均值總小于幾何平均值，而幾何平均值總小于算術平均值。
語法：HARMEAN（number1, number2, . . . ）
（6）MEDIAN函數
用途：返回給定數值集合的中位數（它是在一組數據中居于中間的數。換句話說，在這組數據中，有一半的數據比它大，有一半的數據比它?。?/p>
語法：MEDIAN（number1, number2, . . . ）
（7）MODE函數
用途：返回在某一數組或數據區域中的眾數。
語法：MODE（number1, number2, . . . ）
（8）TRIMMEAN函數
用途：返回數據集的內部平均值。TRIMMEAN函數先從數據集的頭部和尾部除去一定百分比的數據點，然后再求平均值。當希望在分析中剔除一部分數據的計算時，可以使用此函數。
語法：TRIMMEAN（array, percent）
3．計算變異指標的統計函數
（1）AVEDEV函數
用途：返回一組數據與其平均值的絕對偏差的平均值，該函數可以評測數據（例如學生的某科考試成績）的離散度。
語法：AVEDEV（number1, number2, . . . ）
（2）KURT函數
用途：返回數據集的峰值。它反映與正態分布相比時某一分布的尖銳程度或平坦程度，正峰值表示相對尖銳的分布，負峰值表示相對平坦的分布。
語法：KURT（number1, number2, . . . ）
（3）MAX函數
用途：返回數據集中的最大數值。
語法：MAX（number1, number2, . . . ）
（4）MAXA函數
用途：返回數據集中的最大數值。它與MAX的區別在于文本值和邏輯值（如TRUE和FALSE）作為數字參與計算。
語法：MAXA（value1, value2, . . . ）
（5）MIN函數
用途：返回給定參數表中的最小值。
語法：MIN（number1, number2, . . . ）
（6）MINA函數
用途：返回參數清單中的最小數值。它與MIN函數的區別在于文本值和邏輯值（如TRUE和FALSE）也作為數字參與計算。
語法：MINA（value1, value2, . . ）
（7）QUARTILE函數
用途：返回一組數據的四分位點。四分位數通常用于在考試成績之類的數據集中對總體進行分組，如求出一組分數中前25% 的分數。
語法：QUARTILE（array, quart）
（8）STDEV函數
用途：估算樣本的標準偏差。它反映了數據相對于平均值（mean）的離散程度。
語法：STDEV（number1, number2, . . . ）
（9）STDEVA函數
用途：計算基于給定樣本的標準偏差。它與STDEV函數的區別是文本值和邏輯值（TRUE或FALSE）也將參與計算。
語法：STDEVA（value1, value2, . . . ）
（10）STDEVP函數
用途：返回整個樣本總體的標準偏差。它反映了樣本總體相對于平均值（mean）的離散程度。
語法：STDEVP（number1, number2, . . . ）
（11）STDEVPA函數
用途：計算樣本總體的標準偏差。它與STDEVP函數的區別是文本值和邏輯值（TRUE或FALSE）參與計算。
語法：STDEVPA（value1, value2, . . . ）
（12）VAR函數
用途：估算樣本方差。
語法：VAR（number1, number2, . . . ）
（13）VARA函數
用途：用來估算給定樣本的方差。它與VAR函數的區別在于文本和邏輯值（TRUE和FALSE）也將參與計算。
語法：VARA（value1, value2, . . . ）
（14）VARP函數
用途：計算樣本總體的方差。
語法：VARP（number1, number2, . . . ）
（15）VARPA函數
用途：計算樣本總體的方差。它與VARP函數的區別在于文本和邏輯值（TRUE和FALSE）也將參與計算。
語法：VARPA（value1, value2, . . . ）
4．進行相關分析的統計函數
（1）CORREL函數
用途：返回單元格區域array1和array2之間的相關系數。它可以確定兩個不同事物之間的關系，例如檢測學生的物理與數學學習成績之間是否關聯。
語法：CORREL（array1, array2）
（2）COVAR函數
用途：返回協方差，即每對數據點的偏差乘積的平均數。利用協方差可以研究兩個數據集合之間的關系。
語法：COVAR（array1, array2）
（3）PEARSON函數
用途：返回Pearson（皮爾生）乘積矩相關系數r，它是一個范圍在-1.0到1.0之間（包括-1.0和1.0在內）的無量綱指數，反映了兩個數據集合之間的線性相關程度。
語法：PEARSON（array1, array2）
（4）RSQ函數
用途：返回給定數據點的Pearson乘積矩相關系數的平方。
語法：RSQ（known_y's, known_x's）
5．進行回歸分析的統計函數
（1）FORECAST函數
用途：根據一條線性回歸擬合線返回一個預測值。使用此函數可以對未來銷售額、庫存需求或消費趨勢進行預測。
語法：FORECAST（x, known_y's, known_x's）
（2）INTERCEPT函數
用途：利用已知的x值與y值計算直線與y軸的截距。當已知自變量為零時，利用截距可以求得因變量的值。
語法：INTERCEPT（known_y's, known_x's）
（3）LINEST函數
用途：使用最小二乘法對已知數據進行最佳直線擬合，并返回描述此直線的數組。
語法：LINEST（known_y's, known_x's, const, stats）
（4）LOGEST函數
用途：在回歸分析中，計算最符合觀測數據組的指數回歸擬合曲線，并返回描述該曲線的數組。
語法：LOGEST（known_y's, known_x's, const, stats）
（5）SLOPE函數
用途：返回經過給定數據點的線性回歸擬合線方程的斜率（它是直線上任意兩點的垂直距離與水平距離的比值，也就是回歸直線的變化率）。
語法：SLOPE（known_y's, known_x's）
（6）STEYX函數
用途：返回通過線性回歸法計算y預測值時所產生的標準誤差。標準誤差用來度量根據單個x變量計算出的y預測值的誤差量。
語法：STEYX（known_y's, known_x's）
（7）TREND函數
用途：返回一條線性回歸擬合線的一組縱坐標值（y值）。即找到適合給定的數組known_y's和known_x's的直線（用最小二乘法），并返回指定數組new_x's值在直線上對應的y值。
語法：TREND（known_y's, known_x's, new_x's, const）
6．進行抽樣推斷的統計函數
（1）CONFIDENCE函數
用途：返回總體平均值的置信區間，它是樣本平均值任意一側的區域。例如，某班學生參加考試，依照給定的置信度，可以確定該次考試的最低分數和最高分數。
語法：CONFIDENCE（alpha, standard_dev, size）
（2）FTEST函數
用途：返回F檢驗的結果。它返回的是當數組1和數組2的方差無明顯差異時的單尾概率，可以判斷兩個樣本的方差是否不同。例如，給出兩個班級同一學科考試成績，從而檢驗是否存在差別。
語法：FTEST（array1, array2）