计算机在畜牧科技中的应用-第五章

1、东北农业大学本科生课程东北农业大学本科生课程 计算机在畜牧科技中的应用计算机在畜牧科技中的应用 授课单位：动物科学技术学院授课单位：动物科学技术学院The application of computer in animal science 第五章 统计软件 第一节第一节 统计软件介绍统计软件介绍统计学是一门研究如何收集数据、分析数据并进行推断统计学是一门研究如何收集数据、分析数据并进行推断的学科。因此，统计学的应用必然要涉及数据的收集、的学科。因此，统计学的应用必然要涉及数据的收集、存储、整理，以及各种统计方法的实现，这些都要依靠存储、整理，以及各种统计方法的实现，这些都要依靠统计软件的帮助来

2、完成。统计软件的帮助来完成。从计算机出现至今，各种统计软件均得到了长足的发展。从计算机出现至今，各种统计软件均得到了长足的发展。一方面，传统的统计方法通过统计软件得以实现；另一一方面，传统的统计方法通过统计软件得以实现；另一方面，帮助科学家实现新的统计方法的软件极大的推动方面，帮助科学家实现新的统计方法的软件极大的推动了新的统计计算方法的研究与开发。同时，计算机等先了新的统计计算方法的研究与开发。同时，计算机等先进设备应用于畜牧生产，极大的改善了畜禽生产的试验进设备应用于畜牧生产，极大的改善了畜禽生产的试验方法和手段，在一定程度上，推进了畜牧业的发展。本方法和手段，在一定程度上，推进了畜牧业的

3、发展。本章对常见统计软件在畜牧生产中的应用做简单的介绍，章对常见统计软件在畜牧生产中的应用做简单的介绍，主要介绍主要介绍SAS、SPSS、Excel等统计软件。等统计软件。一、一、SAS统计软件统计软件SAS 是英文是英文Statistical Analysis System的缩的缩写，翻译成汉语是统计分析系统，是一个集写，翻译成汉语是统计分析系统，是一个集大型大型数据管理、统计分析、报表图形、信息系统开发数据管理、统计分析、报表图形、信息系统开发等多种强大功能为一体的大型软件系统等多种强大功能为一体的大型软件系统。它是用。它是用于数据分析和决策支持的大型集成式、模块化系于数据分析和决策支持的

4、大型集成式、模块化系统。最初由美国北卡罗来纳州立大学两名研究生统。最初由美国北卡罗来纳州立大学两名研究生开始研制，开始研制，1976 年创立年创立SAS公司公司, 2003年全球年全球员工总数近万人，统计软件采用按年租用制，年员工总数近万人，统计软件采用按年租用制，年租金收入近租金收入近12亿美元。亿美元。 聚焦客户聚焦客户 2005年年SAS的主要客户包括：的主要客户包括：Aeon信贷服务公司、巴克莱银行、巴斯夫信贷服务公司、巴克莱银行、巴斯夫公司、宝马北美公司、花旗国际金融集团、公司、宝马北美公司、花旗国际金融集团、哥伦比亚电信、法国电信、魁北克血液中哥伦比亚电信、法国电信、魁北克血液中心

5、、三星人寿保险。心、三星人寿保险。2005年，至少有年，至少有3400多个多个SAS现有客户现有客户在认可在认可SAS投资价值的基础上追加了对投资价值的基础上追加了对SAS软件的投入。软件的投入。 适用性适用性 SAS系统具有十分完备的数据访问、数据管理、数据系统具有十分完备的数据访问、数据管理、数据分析功能。分析功能。 在国际上在国际上, SAS被誉为数据统计分析的标准软被誉为数据统计分析的标准软件。件。SAS系统是一个模块组合式结构的软件系统，共有系统是一个模块组合式结构的软件系统，共有三十多个功能模块。三十多个功能模块。SAS是用汇编语言编写而成的，通是用汇编语言编写而成的，通常使用常使

6、用SAS需要编写程序需要编写程序, 比较适合统计专业人员使，而比较适合统计专业人员使，而对于非统计专业人员学习对于非统计专业人员学习SAS比较困难。比较困难。 适用性适用性组成组成SAS由三十多个专用模块组成，每个由三十多个专用模块组成，每个SAS模块都是由多个可模块都是由多个可执行的文件组成，这些文件被称为执行的文件组成，这些文件被称为SAS过程（过程（SAS PROCEDURE）。）。功能包括：客户机功能包括：客户机/服务器计算、数据服务器计算、数据访问、数据存储及管理、应用开发、图形处理、数据分访问、数据存储及管理、应用开发、图形处理、数据分析、报告编制、质量控制、项目管理、计算机性能评

7、估、析、报告编制、质量控制、项目管理、计算机性能评估、运筹学方法、计量经济学与预测等等。运筹学方法、计量经济学与预测等等。各个模块之间既各个模块之间既相互独立又相互交融与补充，可以根据具体应用建立相相互独立又相互交融与补充，可以根据具体应用建立相应模块的信息分析与应用系统。应模块的信息分析与应用系统。这些模块可以单独使用，这些模块可以单独使用，也可以配合使用。也可以配合使用。其中其中SAS/STAT模块是目前功能最强模块是目前功能最强的多元统计分析程序集，可以做回归分析、聚类分析、的多元统计分析程序集，可以做回归分析、聚类分析、判别分析、主成分分析、因子分析、典型相关分析以及判别分析、主成分分

8、析、因子分析、典型相关分析以及各种试验设计的方差分析和协方差分析。各种试验设计的方差分析和协方差分析。如如ANOVA过程对均衡数据进行方差分析；过程对均衡数据进行方差分析；GLM过程对非过程对非均衡数据进行方差分析；均衡数据进行方差分析；CORR过程分析变量之间的相关过程分析变量之间的相关关系；关系；REG过程可用来建立因变量与自变量之间的线性过程可用来建立因变量与自变量之间的线性或非线性回归方程。或非线性回归方程。但是，用户在调用但是，用户在调用SAS过程分析具过程分析具体问题之前，必须用体问题之前，必须用SAS语言编写一段程序语言编写一段程序(PROCEDURE)，通过程序来实现数据的统计

9、分析。，通过程序来实现数据的统计分析。最简单的最简单的SAS程序由数据步和过程步组成，数据步以程序由数据步和过程步组成，数据步以DATA语句开头，其作用是建立语句开头，其作用是建立SAS数据集，使得数据能数据集，使得数据能方便的被方便的被SAS过程所利用；过程步以过程所利用；过程步以PROC语句开头，其语句开头，其作用是激活作用是激活SAS过程。通常，一个过程。通常，一个SAS过程中可包含多个过程中可包含多个数据步，也可包含多个过程步。每个数据步，也可包含多个过程步。每个SAS语句用一个分语句用一个分号结束，一行中可写多个号结束，一行中可写多个SAS语句。语句。使用使用应用应用SAS的需要编写

10、出满足各种统计要求的的需要编写出满足各种统计要求的SAS程序，因此程序，因此SAS比较适合统计专业人员使用，而比较适合统计专业人员使用，而对于非统计专业人员学习对于非统计专业人员学习SAS比较困难。比较困难。SAS最新版为最新版为9.1.3版。公司网址为版。公司网址为http:/。SAS的使用费用是十的使用费用是十分高昂的，而且和大多数应用软件不同，分高昂的，而且和大多数应用软件不同，SAS的的使用费用是按年收取的，也就是说用户不但要支使用费用是按年收取的，也就是说用户不但要支付高昂的软件购买费用，还需要每年支付一笔不付高昂的软件购买费用，还需要每年支付一笔不小的使用费用。小的使用费用。二、二

11、、 SPSS统计软件统计软件 SPSS是英文Statistical package for the social science 的缩写，翻译成汉语是“社会科学统计软件包”，SPSS公司已于2000年正式将英文全称更改为Statistical Product and Service Solutions，意为“统计产品与服务解决方案”。20世纪60年代末由美国斯坦福大学的三位研究生研制，1975年在芝加哥组建SPSS总部。1、 操作简便操作简便SPSS是世界上最早采用图形菜单驱动界面的统计软件，是世界上最早采用图形菜单驱动界面的统计软件，它最突出的特点就是操作界面极为友好，输出结果美它最突出的特

12、点就是操作界面极为友好，输出结果美观漂亮。除了数据录入及部分命令程序等少数输入工观漂亮。除了数据录入及部分命令程序等少数输入工作需要键盘键入外，大多数操作可通过鼠标拖曳、点作需要键盘键入外，大多数操作可通过鼠标拖曳、点击击“菜单菜单”、“按钮按钮”和和“对话框对话框”来完成。来完成。2、 编程方便编程方便具有第四代语言的特点，告诉系统要做什么，无需告具有第四代语言的特点，告诉系统要做什么，无需告诉怎样做。只要了解统计分析的原理，无需通晓统计诉怎样做。只要了解统计分析的原理，无需通晓统计方法的各种算法，即可得到需要的统计分析结果。对方法的各种算法，即可得到需要的统计分析结果。对于常见的统计方法，

13、于常见的统计方法，SPSS的命令语句、子命令及选择的命令语句、子命令及选择项的选择绝大部分由项的选择绝大部分由“对话框对话框”的操作完成。因此，的操作完成。因此，用户无需花大量时间记忆大量的命令、过程、选择项。用户无需花大量时间记忆大量的命令、过程、选择项。特点特点 3、 功能强大功能强大具有完整的数据输入、编辑、统计分析、报表、图形具有完整的数据输入、编辑、统计分析、报表、图形制作等功能。自带制作等功能。自带11种类型种类型136个函数。个函数。SPSS提供提供了从简单的统计描述到复杂的多因素统计分析方法，了从简单的统计描述到复杂的多因素统计分析方法，比如数据的探索性分析、统计描述、列联表分

14、析、二比如数据的探索性分析、统计描述、列联表分析、二维相关、秩相关、偏相关、方差分析、非参数检验、维相关、秩相关、偏相关、方差分析、非参数检验、多元回归、生存分析、协方差分析、判别分析、因子多元回归、生存分析、协方差分析、判别分析、因子分析、聚类分析、非线性回归、分析、聚类分析、非线性回归、Logistic回归等。回归等。4、 全面的数据接口全面的数据接口SPSS采用类似采用类似EXCEL表格的方式输入与管理数据，数表格的方式输入与管理数据，数据接口较为通用，能方便的从其他数据库中读入数据。据接口较为通用，能方便的从其他数据库中读入数据。其统计过程包括了常用的、较为成熟的统计过程，完其统计过程

15、包括了常用的、较为成熟的统计过程，完全可以满足非统计专业人士的工作需要。全可以满足非统计专业人士的工作需要。特点特点 SPSS是用是用FORTRAN语言编写而成，适合进行从语言编写而成，适合进行从事社会学调查中的数据分析处理，并使其能很快地应事社会学调查中的数据分析处理，并使其能很快地应用于社会科学、自然科学、技术科学的各个领域。全用于社会科学、自然科学、技术科学的各个领域。全球约有球约有25万家产品用户，它们分布于万家产品用户，它们分布于通讯、医疗、银通讯、医疗、银行、证券、保险、制造、商业、市场研究、科研教育行、证券、保险、制造、商业、市场研究、科研教育等多个领域和行业，是世界上应用最广泛

16、的专业统计等多个领域和行业，是世界上应用最广泛的专业统计软件。在国际学术界有条不成文的规定，即在国际学软件。在国际学术界有条不成文的规定，即在国际学术交流中，凡是用术交流中，凡是用SAS和和SPSS软件完成的计算和统计软件完成的计算和统计分析，可以不必说明算法，由此可见其影响之大和信分析，可以不必说明算法，由此可见其影响之大和信誉之高。誉之高。适用适用 公司网址为公司网址为http:/ 尽管尽管SPSS的价格也并不低廉，但用户只需要支付软件的价格也并不低廉，但用户只需要支付软件购买费用而不需要支付使用年费，当然，当软件版本购买费用而不需要支付使用年费，当然，当软件版本更新的时候，还需要重新购买

17、。不过通常情况下，大更新的时候，还需要重新购买。不过通常情况下，大型软件很少出现一年就版本升级的情况。型软件很少出现一年就版本升级的情况。IBM以每股以每股50美元的价格收购美元的价格收购SPSS，共花费，共花费12亿美亿美元现金，元现金，2009年年10月月 2日宣布收购成功。日宣布收购成功。IBM表示，表示，收购收购SPSS料将增强公司的料将增强公司的“信息议程战信息议程战略略”(Information Agenda initiative)业务实力，业务实力，该业务帮助客户公司将信息转化为战略资产。该业务帮助客户公司将信息转化为战略资产。现状现状 三、三、 BMDP统计软件统计软件 BMD

18、P是英文是英文Biomedical computer programs 的缩写，的缩写，翻译成汉语是生物医学计算程序，是世界级的统计工具软翻译成汉语是生物医学计算程序，是世界级的统计工具软件，件， 美国加州大学洛杉矶分校于美国加州大学洛杉矶分校于1961年研制，至今已经有年研制，至今已经有40多年的历史，是由一个名为多年的历史，是由一个名为BIMED的生物医学应用软件的生物医学应用软件修改而来。起初是免费使用的，应用于生化、医药、农业修改而来。起初是免费使用的，应用于生化、医药、农业等领域的统计分析。等领域的统计分析。BMDP是一个大型综合的数据统计集是一个大型综合的数据统计集成系统，从简单的

19、统计学描述到复杂的多变量分析都能应成系统，从简单的统计学描述到复杂的多变量分析都能应付自如，每一个付自如，每一个BMDP程序的执行算法都经历了最为严酷程序的执行算法都经历了最为严酷的实际专业测试才被予以应用。曾经在国际上与的实际专业测试才被予以应用。曾经在国际上与SAS、SPSS被并称为三大统计软件包。特点是统计方法齐全，功被并称为三大统计软件包。特点是统计方法齐全，功能强大。能强大。但但1991年的年的7.0版后没有新的版本推出，使用不版后没有新的版本推出，使用不太普及，最后被太普及，最后被SPSS公司收购。公司收购。四、四、RR是一个用于统计计算和统计制图的自由、免费、源是一个用于统计计算

20、和统计制图的自由、免费、源代码开放的软件。代码开放的软件。R是是S语言的一种实现。语言的一种实现。S语言是由语言是由AT&T贝尔实验室开贝尔实验室开发的一种用来进行数据探索、统计分析、作图的解释发的一种用来进行数据探索、统计分析、作图的解释型语言。最初型语言。最初S语言的实现版本主要是语言的实现版本主要是S-PLUS。后来。后来Auckland大学的大学的Robert Gentleman和和Ross Ihaka及其他志愿人员开发了及其他志愿人员开发了R系统。系统。R除了是完全免费之外，除了是完全免费之外，几乎就是几乎就是S-PLUS的一个的一个“克隆克隆”。R的功能包括：数据存储和处理系统；数

21、组运算工具的功能包括：数据存储和处理系统；数组运算工具（其向量、矩阵运算方面功能尤其强大）；完整连贯的（其向量、矩阵运算方面功能尤其强大）；完整连贯的统计分析工具；优秀的统计制图功能；简便而强大的编统计分析工具；优秀的统计制图功能；简便而强大的编程语言：可操纵数据的输入和输出，可实现分支、循环，程语言：可操纵数据的输入和输出，可实现分支、循环，用户可自定义功能。用户可自定义功能。R更像是一种数学计算的环境，它可以提供一些集成的更像是一种数学计算的环境，它可以提供一些集成的统计工具，但更大量的是它提供各种数学计算、统计计统计工具，但更大量的是它提供各种数学计算、统计计算的函数，从而使使用者能灵活

22、机动的进行数据分析，算的函数，从而使使用者能灵活机动的进行数据分析，甚至创造出符合需要的新的统计计算方法。甚至创造出符合需要的新的统计计算方法。R支持支持UNIX、LINUX、MacOS和和WINDOWS版本，在版本，在可免费下载安装程序。可可免费下载安装程序。可以通过以通过获得许多功能模块。获得许多功能模块。五、五、 Stata统计软件统计软件 Stata统计软件由美国计算机资源中心统计软件由美国计算机资源中心（Computer Resource Center）1985年研年研制。制。 特点是采用命

23、令操作，程序容量较小，特点是采用命令操作，程序容量较小，统计分析方法较齐全，计算结果的输出形式简统计分析方法较齐全，计算结果的输出形式简洁，绘出的图形精美。不足之处是数据的兼容洁，绘出的图形精美。不足之处是数据的兼容性差，占内存空间较大，数据管理功能需要加性差，占内存空间较大，数据管理功能需要加强。强。六、六、 EPINFO软件软件 EPINFO是英文是英文Statistics program for epidemiology on microcomputer 的缩写，的缩写，翻译成汉语是翻译成汉语是流行病学统计程序流行病学统计程序。美国疾病控。美国疾病控制中心制中心CDC和和WHO共同研制，

24、共同研制，为完全免费软为完全免费软件件。特点是数据录入非常直观，操作方便，并特点是数据录入非常直观，操作方便，并有一定的统计功能，但方法比较简单，主要应有一定的统计功能，但方法比较简单，主要应用于流行病学领域中的数据录入和管理工作。用于流行病学领域中的数据录入和管理工作。七、七、 Minitab Minitab由美国宾州大学研制。其特点由美国宾州大学研制。其特点是简单易懂，被普遍认为适合学生使用，是简单易懂，被普遍认为适合学生使用，很方便进行试验设计及质量控制功能很方便进行试验设计及质量控制功能。在国外大学统计学系开设的统计软件课在国外大学统计学系开设的统计软件课程中，程中，Minitab与与

25、SAS、BMDP并列，根并列，根据没有据没有SPSS的份。的份。八、八、 Statistica Statistica为一套完整的统计资料分析、图表、为一套完整的统计资料分析、图表、资料管理、应用程式发展系统资料管理、应用程式发展系统；美国；美国StatSoft公司开发。公司开发。能提供使用者所有需要的统计及制能提供使用者所有需要的统计及制图程序，制图功能强大，能够在图表视窗中显图程序，制图功能强大，能够在图表视窗中显示各种统计分析和作图技术。示各种统计分析和作图技术。 九、九、 EXCEL电子表格与统计功能电子表格与统计功能 EXCEL电子表格是电子表格是Microsoft公司推出的公司推出的

26、Office系列系列产品之一，是一个功能强大的电子表格软件。特点是产品之一，是一个功能强大的电子表格软件。特点是对表格的管理和统计图制作功能强大，容易操作。对表格的管理和统计图制作功能强大，容易操作。Excel的数据分析插件的数据分析插件XLSTAT，也能进行数据统计分，也能进行数据统计分析，但不足的是运算速度慢，统计方法不全。析，但不足的是运算速度慢，统计方法不全。 但是它但是它是目前应用最为广泛的办公室表格处理软件之一，与是目前应用最为广泛的办公室表格处理软件之一，与SAS相比，相比，Excel的特点是对表格的管理和统计图制作的特点是对表格的管理和统计图制作功能强大，容易操作，用户可以利用

27、各种文字格式化功能强大，容易操作，用户可以利用各种文字格式化的工具和制图工具，制作出美观的报表。的工具和制图工具，制作出美观的报表。 例如，在一个大型养猪场，每天都会产生许多新的生产数据，例如，母例如，在一个大型养猪场，每天都会产生许多新的生产数据，例如，母猪产仔数、产活仔数、断奶仔猪数的数据资料等。猪产仔数、产活仔数、断奶仔猪数的数据资料等。这些数据必须加这些数据必须加以处理，才能知道每头猪的生产能力等。要对这些数据进行有效的以处理，才能知道每头猪的生产能力等。要对这些数据进行有效的处理，就离不开数据库系统。在处理，就离不开数据库系统。在Excel 中提供了一定的数据库管理中提供了一定的数据

28、库管理功能，保存在工作表内的数据都是按照相应的行和列存储的，这种功能，保存在工作表内的数据都是按照相应的行和列存储的，这种数据结构再加上数据结构再加上Excel 提供的有关处理数据库的命令和函数，使得提供的有关处理数据库的命令和函数，使得Excel 具备了能组织和管理大量数据的能力。具备了能组织和管理大量数据的能力。 第二节第二节 SPSSSPSS统计软件应用示例统计软件应用示例 1某种公牛站测得某种公牛站测得10头成年公牛的体重分别为头成年公牛的体重分别为500、520、535、560、585、600、480、510、505、490（kg），求其平均体重，标准差，标准误，并用），求其平均体重

29、，标准差，标准误，并用直方图展示。直方图展示。2. 某猪场的商品猪特定时期平均体重为某猪场的商品猪特定时期平均体重为114kg，今抽测，今抽测10头商品猪的头商品猪的体重分别为体重分别为116、115、113、112、114、117、115、116、114、113（kg），试检验所得样本的平均数与总体平均数），试检验所得样本的平均数与总体平均数114kg有无显著差异？有无显著差异？3. 某家禽研究所对粤黄鸡进行饲养对比试验，试验时间为某家禽研究所对粤黄鸡进行饲养对比试验，试验时间为60天，天，增重结果下表，问两种饲料对粤黄鸡的增重效果有无显著差异？增重结果下表，问两种饲料对粤黄鸡的增重效果有无

30、显著差异？in饲料饲料增增 重（重（g）A8720、710、735、680、690、705、700、705B8680、695、700、715、708、685、698、688inin4. 某猪场从某猪场从10窝大白猪的仔猪中，每窝抽出性别相同、体重接近的仔窝大白猪的仔猪中，每窝抽出性别相同、体重接近的仔猪猪2头，将每窝两头仔猪随机地分配到两个饲料组，进行饲料对比试验，头，将每窝两头仔猪随机地分配到两个饲料组，进行饲料对比试验，试验时间试验时间30天，增重结果见下表。试检验两种饲料喂饲的仔猪平均增天，增重结果见下表。试检验两种饲料喂饲的仔猪平均增重差异是否显著？重差异是否显著？5. 某水产研究所为

31、了比较四种不同配合饲料（某水产研究所为了比较四种不同配合饲料（A1,A2,A3,A4）对鱼的饲）对鱼的饲喂效果，选择了条件基本相同的鱼喂效果，选择了条件基本相同的鱼20尾，随机分成四组，投喂不同饲料，尾，随机分成四组，投喂不同饲料，经经1个月以后，各组鱼的增重结果如下个月以后，各组鱼的增重结果如下(g)：重复重复12345A1319279318284359A2248257268279262A3221236273249258A4270308290245286问：四种饲料喂鱼后，鱼的增重效果间是否存在显著差问：四种饲料喂鱼后，鱼的增重效果间是否存在显著差异？如果存在显著差异，请分别用异？如果存在显著差异，请分别用LSD法和法和Duncan（SSR）法进行多重比较。）法进行多重比较。6. 为了考察饲料中，钙和磷含量对仔猪生长发育的影响，钙采用为了考察饲料中，钙和磷含量对仔猪生长发育的影响，钙采用3水平，磷采用水平，磷采用3水平，每个水平组合水平，每个水平组合3头猪，经过头猪，经过2个月的试验，数个月的试验，数据如下表。据如下表。磷磷1磷磷2磷磷3钙钙122.030.032.426.527.526.524.426.027.0钙钙223.533.238.025.828.535.527.030.133.0钙钙330.536.528.026.834.030.525.533.524.6试对以