第一部分 Excel和SPSS简介
一、Excel简介
Excel是一款集表格处理、数据管理、统计制图功能于一体的办公软件，此外还具有丰富的统计分析功能。借助于Excel，几乎可以完成“统计学”课程的所有实验内容。
（一）Excel中的基本概念
进入具体的操作性学习之前，这里先说明几个基本的概念。理解这几个概念是进一步学习的基础。
1．文件
用术语说，文件就是存储在磁盘上的信息实体。不同类型的文件，需要不同的应用程序才能打开它，比如有人从别的电脑上复制了一个用Excel创建的工作簿文件到自己的电脑上，可是无论如何也打不开它，后来才明白是因为自己的电脑上没有安装Excel应用程序。
所以，要顺利地进行后面的学习，请在你的电脑上安装Excel。
2．工作簿、工作表、单元格
工作簿是一种由Excel创建的文件，是Excel存储和管理数据的基本工作形式，它由多个工作表组成。工作表则是工作簿的组成部分，是Excel存储和管理数据的基本单元，它由多个单元格组成，操作和使用Excel，绝大部分工作是在工作表中进行的。可以这样形象地理解：工作簿是一个笔记本，而工作表是这个笔记本里的每页纸。单元格是Excel存储和管理数据的最小单元，一张工作表最多可由65536 × 256个单元格组成。
3．数据清单
数据清单是Excel中管理统计台账的一种快捷、便利的方式。数据清单将数据逐条地以纵向而非横向的方式组织在工作表中，并同时提供对数据的录入、浏览、查询等基本功能。
4. Excel的保护功能
Excel的保护功能有两个不同的层次：一是防止没有授权的用户查看Excel中的统计数据；二是防止用户随意修改Excel中的统计数据。其中，第二层次包括工作簿保护、工作表保护和单元格保护。Excel的保护功能是通过设置密码来实现的。
5．公式
Excel实现派生新数据的有效工具是公式，公式是Excel中功能强大且极具特色的工具之一。Excel的公式是由算术运算符、单元格地址引用、数值和函数等组成的式子。其中，算术运算符包括：+（加）、-（减）、*（乘）、/（除）、%（百分数）、^（乘方）。
6．公式中的函数
函数是公式的重要组成部分，通过使用函数能够完成许多复杂的计算工作。函数是具有特定计算功能的程序段。应用时通过“函数名（参数）”的方式进行函数调用，以完成特定的计算任务。
7．数组计算方式
数组计算方式将工作表中的一批单元格区域看成一个整体，且这个整体有统一的计算公式。
（二）Excel的主要操作方法和步骤
1．主要操作方法
要完成任何一项Excel操作一般都可以找到三种操作方法：鼠标操作、菜单操作和键盘命令操作。例如，想要将A1单元格的数据复制到A2单元格去，有如下几种操作方法：
（1）鼠标操作法：先用鼠标选中A1单元格，然后缓慢移动鼠标到A1单元格的右下角，当鼠标的形状变为黑色实心“十”字形之后（以后称之为“填充柄”），拖动鼠标到A2单元格，然后放开鼠标，则A1的数据就复制到A2单元格了。
（2）菜单操作法：先用鼠标选中A1单元格，选择“编辑”菜单中的“复制”命令，然后用鼠标选中A2单元格，再选择“编辑”菜单中的“粘贴”命令，数据就复制到A2单元格了。
（3）键盘命令操作法：直接用鼠标选中A2单元格，从键盘输入“= A1”命令，则复制即告完成。
以上是Excel中很典型的三种操作方法。在实际使用过程中，应根据实际情况，尽量选择三种方法中最简洁的操作方法，以提高操作速度。
2．主要操作步骤
（1）数据的输入输出操作。可以通过手动、公式生成、复制三种方法输入数据。
①手动输入数据。建立一个新的Excel文件之后，便可进行数据的输入操作。在Excel中以单元格为单位进行数据的输入操作。一般用上下左右光标键，Tab键或用鼠标选中某一单元格，然后输入数据。
Excel中的数据按类型不同通常可分为四类：数值型、字符型、日期型和逻辑型。Excel根据输入数据的格式自动判断数据属于什么类型。如日期型的数据输入格式为“月 /日 /年”“月-日-年”或“时：分：秒”。要输入逻辑型的数据，输入“true”（真）或“false”（假）即可。若数据由数字与小数点构成，Excel自动将其识别为数字型，Excel允许在数值型数据前加入货币符号，Excel将其视为货币数值型，Excel也允许数值型数据用科学计数法表示，如2 × 10 9在Excel中可表示为2E+9。除了以上三种格式以外的输入数据，Excel将其视为字符型处理。
②公式生成数据。Excel中的数据也可由公式直接生成。例如：在当前工作表中A1和B1单元格中已输入了数值数据，欲将A1与B1单元格的数据相加的结果放入C1单元格中，可按如下步骤操作：用鼠标选定C1单元格，然后输入公式“= A1 + B1”或输入“=SUM（A1:B1）”，回车之后即可完成操作。C1单元格此时实际上存放的是一个数学公式“A1 +B1”，因此C1单元格的数值将随着A1、B1单元格的数值的改变而变化。Excel提供了完整的算术运算符，如 +（加）、-（减）、*（乘）、/（除）、%（百分比）、^（指数）和丰富的函数，如SUM（求和）、CORREL（求相关系数）、STDEV（求标准差）等，供用户对数据执行各种形式的计算操作。在Excel帮助文件中可以查到各类算术运算符和函数的完整使用说明。
③复制生成数据。Excel中的数据也可由复制生成。实际上，在生成的数据具有相同的规律性的时候，大部分的数据可以由复制生成。可以在不同单元格之间复制数据，也可以在不同工作表或不同工作簿之间复制数据，可以一次复制一个数据，也可同时复制一批数据，为数据输入带来了极大的方便。普通单元格的复制结果与公式单元格的复制结果相差较大，下面分别予以说明：
普通单元格指的是非公式的单元格。普通单元格的复制，一般可以按如下步骤进行：
第一步，拖动鼠标选定待复制的区域，选定之后该区域变为黑色。Excel可以进行整行、整列或整个表格的选定操作。例如，如果要选定表格的第一列，可直接用鼠标单击列标“A”，如果要选定表格的第一行，可直接用鼠标单击行标“1”，如果要选定整个表格，可直接点击全选按钮，如图1-1-1所示。
图1-1-1 Excel的全选图示
第二步，选定完区域之后，用鼠标右击该区域，选择“复制”，将区域内容复制到粘贴版之中，可以发现该区域已被虚线包围。
第三步，用鼠标右击目标区域，选择“粘贴”，则单元格区域的复制即告完成。
公式单元格的复制，一般可分为两种：一种是值复制，一种是公式复制。值复制指的是只复制公式的计算结果到目标区域，公式复制指的是仅复制公式本身到目标区域。下面对它们的操作步骤分别予以说明：
值复制的具体操作是：
第一步，拖动鼠标选定待复制区域。
第二步，用鼠标右击选定区域，选择“复制”选项。
第三步，用鼠标右击目标区域，再单击“选择性粘贴”子菜单。出现复制选项，选定“数值”选项，然后用鼠标单击“确定”按钮，则公式的值复制即告完成。
公式复制的具体操作是：
公式复制是Excel数据成批计算的重要操作方法，要熟练掌握公式复制的操作，首先要区分好两个概念：单元格的相对引用与绝对引用。
Excel的公式一般都会引用到别的单元格的数值，如果你希望当公式复制到别的区域时，公式引用单元格不会随之相对变动，那么你必须在公式中使用单元格的绝对引用；如果你希望当公式复制到别的区域时，公式引用单元格也会随之相对变动，那么必须在公式中使用单元格的相对引用。在公式中如果直接输入单元格的地址，那么默认的是相对引用单元格，如果在单元格的地址之前加入“$”符号那么意味着绝对引用单元格。例如，在当前工作表中A1和B1单元格中已输入了数值数据，用鼠标选定C1单元格，然后输入公式“=A1+B1”，此公式引用的便是两个相对的单元格A1、B1，也就是说，如果将该公式复制到C2的单元格，公式所引用的单元格的地址将随着发生变化，公式将变为“= A2+B2”，如果将该公式复制到F100的单元格，那么公式将变为“=D100+E100”。这就是相对引用的结果，公式的内容随着公式的位置变化而相对变化。如果在C1单元格输入的是“= $A$1 +$B$1”那么此公式引用的便是绝对的单元格，不论将公式复制到何处，公式的内容都不会发生变化。当然，绝对引用和相对引用亦可在同一公式之中混合交叉使用，例如，如果在C1单元中输入的是公式“= A$1+B$1”，就意味着，公式的内容不会随着公式的垂直移动而变动，而是随着公式的水平移动而变动，如果将该公式复制到F100单元格，那么公式将变为“= D$1 +E$1”。可以作这样的归纳：公式中“$”符号后面的单元格坐标不会随着公式的移动而变动，而不带“$”符号后面的单元格坐标会随着公式的移动而变动。在实际使用中，如果能把单元格的相对引用与绝对引用灵活应用到Excel的公式之中，将为数据批量运算带来极大的方便。
（2）数据的移动操作。数据的移动操作可按如下步骤进行：拖动鼠标选定待移动区域；用鼠标右击选定区域，选择“剪切”选项；用鼠标右击目标区域，选择“粘贴”，则单元格区域的移动即告完成。
与数据的复制操作不同，公式单元格的移动操作不存在值移动或公式移动的区别，也不存在绝对引用和相对引用的区别，移动操作将把公式单元格的公式内容原原本本地移动到目标区域，不作任何改动。
（3）数据的删除操作。数据的删除操作可按如下步骤进行：拖动鼠标选定待删除区域；用鼠标右击选定区域，选择“删除”，即可删除单元格区域的内容。
如果不小心删除了不该删除的区域，可以通过“编辑”菜单的“撤消”命令来恢复被删除的内容。“撤消”操作是Excel中较常用到的操作，如果不小心实施了错误的操作，那么可以通过“撤消”操作使工作表恢复原样。
（4）与其他软件交换数据的方法。在Excel中可以打开其他类型的数据文件，如FOXPRO系列的DBF数据库文件、文本文件、lotus1-2-3的数据文件等。
具体操作方法为：在“文件”菜单中选择“打开”子菜单；在“打开文件”对话框中选择所要打开的文件的类型及其所在的目录；用鼠标双击该文件名，并按Excel提示步骤操作即可打开该文件。
Excel文件同样也可存为其他类型的数据文件，具体操作方法为：编辑好文件后，在“文件”菜单中选择“另存为”子菜单；在“另存为”对话框中选择所要打开文件的类型及其所在的目录；输入文件名之后，用鼠标单击“保存”按钮即可。
（三）加载“数据分析”工具
绝大部分的统计分析功能都需要Excel的“分析工具库”宏来加以实现，在Office的典型安装模式下，该工具并未自动安装。
在初次使用“数据分析”功能时，需要先加载。
1．在Excel 2003中加载“数据分析”的方法为：
第一步，从“工具”菜单中选择“加载宏”（见图1-1-2）。
图1-1-2 选择“加载宏”
第二步，选择“分析工具库”选项，然后点击“确定”，即可启动（见图1-1-3）。
图1-1-3 加载“分析工具库”
如果以前未安装该工具库，系统会自动提示插入安装盘，运行“安装”程序来加载“分析工具库”。
此后，可以从“工具”菜单下选择“数据分析”菜单，调用相应的统计分析功能来完成所需的操作。
2．在Excel 2007中加载“数据分析”的方法为：
第一步，单击“Office”按钮（见图1-1-4）。
图1-1-4 单击“Office”按钮
第二步，单击“Excel选项”（见图1-1-5）。
图1-1-5 选择“Excel选项”
第三步，选择“加载项”中的“Excel加载项”，点击“转到”（见图1-1-6）。
图1-1-6 选择“加载项”中的“Excel加载项”
第四步，选择“分析工具库”选项，然后点击“确定”，即可启动（见图1-1-7）。
图1-1-7 加载“分析工具库”
如果以前未安装该工具库，系统会自动提示插入安装盘，运行“安装”程序来加载“分析工具库”。
此后，可以从“数据”菜单下选择“数据分析”菜单，调用相应的统计分析功能来完成所需的操作。
3．在Excel 2010、Excel 2013中加载“数据分析”的方法为：
第一步，从“文件”菜单中选择“选项”（见图1-1-8）。
图1-1-8 选择“选项”
第二步，选择“加载项”中的“Excel加载项”，点击“转到”（见图1-1-9）。
图1-1-9 选择“加载项”中的“Excel加载项”
第三步，选择“分析工具库”选项，然后点击“确定”，即可启动（见图1-1-10）。
图1-1-10 加载“分析工具库”
如果以前未安装该工具库，系统会自动提示插入安装盘，运行“安装”程序来加载“分析工具库”。
此后，可以从“数据”菜单下选择“数据分析”菜单，调用相应的统计分析功能来完成所需的操作。
（四）Excel主要统计函数简介
Excel中主要有11种函数，它们是数据库函数（13条）、日期与时间函数（20条）、外部函数（2条）、工程函数（39条）、财务函数（52条）、信息函数（9条）、逻辑运算符（6条）、查找和引用函数（17条）、数学和三角函数（60条）、统计函数（80条）、文本和数据函数（28条）。
Excel中有80条统计函数，具体包括：
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“统计学实验”课程中常用的统计函数及其用途归纳如下：
1．进行统计整理的统计函数
（1）COUNT函数
用途：返回数字参数的个数。它可以统计数组或单元格区域中含有数字的单元格个数。
语法：COUNT（value1, value2, . . . ）
（2）COUNTA函数
用途：返回参数组中非空值的数目。利用函数COUNTA可以计算数组或单元格区域中数据项的个数。
语法：COUNTA（value1, value2, . . . ）
（3）COUNTBLANK函数
用途：计算某个单元格区域中空白单元格的数目。
语法：COUNTBLANK（range）
（4）COUNTIF函数
用途：计算区域中满足给定条件的单元格的个数。
语法：COUNTIF（range, criteria）
（5）FREQUENCY函数
用途：以一列垂直数组返回某个区域中数据的频率分布。它可以计算出在给定的值域和接收区间内，每个区间包含的数据个数。
语法：FREQUENCY（data_array, bins_array）
（6）LARGE函数
用途：返回某一数据集中的某个最大值。可以使用LARGE函数查询考试分数集中第一、第二、第三等的得分。
语法：LARGE（array, k）
（7）PERCENTILE函数
用途：返回数值区域的K百分比数值点。例如确定考试排名在80个百分点以上的分数。
语法：PERCENTILE（array, k）
（8）PERCENTRANK函数
用途：返回某个数值在一个数据集合中的百分比排位，可用于查看数据在数据集中所处的位置。例如计算某个分数在所有考试成绩中所处的位置。
语法：PERCENTRANK（array, x, significance）
（9）RANK函数
用途：返回一个数值在一组数值中的排位（如果数据清单已经排过序了，则数值的排位就是它当前的位置）。
语法：RANK（number, ref, order）
（10）SMALL函数
用途：返回数据集中第k个最小值，从而得到数据集中特定位置上的数值。
语法：SMALL（array, k）
（11）STANDARDIZE函数
用途：返回以mean为平均值，以standard-dev为标准偏差的分布的正态化数值。
语法：STANDARDIZE（x, mean, standard_dev）
2．计算平均指标的统计函数
（1）AVERAGE函数
用途：计算所有参数的算术平均值。
语法：AVERAGE（number1, number2, . . . ）
（2）AVERAGEA函数
用途：计算参数清单中数值的平均值。它与AVERAGE函数的区别在于不仅数字，而且文本和逻辑值（如TRUE和FALSE）也参与计算。
语法：AVERAGEA（value1, value2, . . . ）
（3）GEOMEAN函数
用途：返回正数数组或数据区域的几何平均值。可用于计算可变复利的平均增长率。
语法：GEOMEAN（number1, number2, . . . ）
（4）POWER函数
用途：返回给定数字的乘幂，可用于某数开n次方或计算某数的n次方。
语法：POWER（number, power）
（5）HARMEAN函数
用途：返回数据集合的调和平均值。调和平均值与倒数的算术平均值互为倒数。调和平均值总小于几何平均值，而几何平均值总小于算术平均值。
语法：HARMEAN（number1, number2, . . . ）
（6）MEDIAN函数
用途：返回给定数值集合的中位数（它是在一组数据中居于中间的数。换句话说，在这组数据中，有一半的数据比它大，有一半的数据比它小）。
语法：MEDIAN（number1, number2, . . . ）
（7）MODE函数
用途：返回在某一数组或数据区域中的众数。
语法：MODE（number1, number2, . . . ）
（8）TRIMMEAN函数
用途：返回数据集的内部平均值。TRIMMEAN函数先从数据集的头部和尾部除去一定百分比的数据点，然后再求平均值。当希望在分析中剔除一部分数据的计算时，可以使用此函数。
语法：TRIMMEAN（array, percent）
3．计算变异指标的统计函数
（1）AVEDEV函数
用途：返回一组数据与其平均值的绝对偏差的平均值，该函数可以评测数据（例如学生的某科考试成绩）的离散度。
语法：AVEDEV（number1, number2, . . . ）
（2）KURT函数
用途：返回数据集的峰值。它反映与正态分布相比时某一分布的尖锐程度或平坦程度，正峰值表示相对尖锐的分布，负峰值表示相对平坦的分布。
语法：KURT（number1, number2, . . . ）
（3）MAX函数
用途：返回数据集中的最大数值。
语法：MAX（number1, number2, . . . ）
（4）MAXA函数
用途：返回数据集中的最大数值。它与MAX的区别在于文本值和逻辑值（如TRUE和FALSE）作为数字参与计算。
语法：MAXA（value1, value2, . . . ）
（5）MIN函数
用途：返回给定参数表中的最小值。
语法：MIN（number1, number2, . . . ）
（6）MINA函数
用途：返回参数清单中的最小数值。它与MIN函数的区别在于文本值和逻辑值（如TRUE和FALSE）也作为数字参与计算。
语法：MINA（value1, value2, . . ）
（7）QUARTILE函数
用途：返回一组数据的四分位点。四分位数通常用于在考试成绩之类的数据集中对总体进行分组，如求出一组分数中前25% 的分数。
语法：QUARTILE（array, quart）
（8）STDEV函数
用途：估算样本的标准偏差。它反映了数据相对于平均值（mean）的离散程度。
语法：STDEV（number1, number2, . . . ）
（9）STDEVA函数
用途：计算基于给定样本的标准偏差。它与STDEV函数的区别是文本值和逻辑值（TRUE或FALSE）也将参与计算。
语法：STDEVA（value1, value2, . . . ）
（10）STDEVP函数
用途：返回整个样本总体的标准偏差。它反映了样本总体相对于平均值（mean）的离散程度。
语法：STDEVP（number1, number2, . . . ）
（11）STDEVPA函数
用途：计算样本总体的标准偏差。它与STDEVP函数的区别是文本值和逻辑值（TRUE或FALSE）参与计算。
语法：STDEVPA（value1, value2, . . . ）
（12）VAR函数
用途：估算样本方差。
语法：VAR（number1, number2, . . . ）
（13）VARA函数
用途：用来估算给定样本的方差。它与VAR函数的区别在于文本和逻辑值（TRUE和FALSE）也将参与计算。
语法：VARA（value1, value2, . . . ）
（14）VARP函数
用途：计算样本总体的方差。
语法：VARP（number1, number2, . . . ）
（15）VARPA函数
用途：计算样本总体的方差。它与VARP函数的区别在于文本和逻辑值（TRUE和FALSE）也将参与计算。
语法：VARPA（value1, value2, . . . ）
4．进行相关分析的统计函数
（1）CORREL函数
用途：返回单元格区域array1和array2之间的相关系数。它可以确定两个不同事物之间的关系，例如检测学生的物理与数学学习成绩之间是否关联。
语法：CORREL（array1, array2）
（2）COVAR函数
用途：返回协方差，即每对数据点的偏差乘积的平均数。利用协方差可以研究两个数据集合之间的关系。
语法：COVAR（array1, array2）
（3）PEARSON函数
用途：返回Pearson（皮尔生）乘积矩相关系数r，它是一个范围在-1.0到1.0之间（包括-1.0和1.0在内）的无量纲指数，反映了两个数据集合之间的线性相关程度。
语法：PEARSON（array1, array2）
（4）RSQ函数
用途：返回给定数据点的Pearson乘积矩相关系数的平方。
语法：RSQ（known_y's, known_x's）
5．进行回归分析的统计函数
（1）FORECAST函数
用途：根据一条线性回归拟合线返回一个预测值。使用此函数可以对未来销售额、库存需求或消费趋势进行预测。
语法：FORECAST（x, known_y's, known_x's）
（2）INTERCEPT函数
用途：利用已知的x值与y值计算直线与y轴的截距。当已知自变量为零时，利用截距可以求得因变量的值。
语法：INTERCEPT（known_y's, known_x's）
（3）LINEST函数
用途：使用最小二乘法对已知数据进行最佳直线拟合，并返回描述此直线的数组。
语法：LINEST（known_y's, known_x's, const, stats）
（4）LOGEST函数
用途：在回归分析中，计算最符合观测数据组的指数回归拟合曲线，并返回描述该曲线的数组。
语法：LOGEST（known_y's, known_x's, const, stats）
（5）SLOPE函数
用途：返回经过给定数据点的线性回归拟合线方程的斜率（它是直线上任意两点的垂直距离与水平距离的比值，也就是回归直线的变化率）。
语法：SLOPE（known_y's, known_x's）
（6）STEYX函数
用途：返回通过线性回归法计算y预测值时所产生的标准误差。标准误差用来度量根据单个x变量计算出的y预测值的误差量。
语法：STEYX（known_y's, known_x's）
（7）TREND函数
用途：返回一条线性回归拟合线的一组纵坐标值（y值）。即找到适合给定的数组known_y's和known_x's的直线（用最小二乘法），并返回指定数组new_x's值在直线上对应的y值。
语法：TREND（known_y's, known_x's, new_x's, const）
6．进行抽样推断的统计函数
（1）CONFIDENCE函数
用途：返回总体平均值的置信区间，它是样本平均值任意一侧的区域。例如，某班学生参加考试，依照给定的置信度，可以确定该次考试的最低分数和最高分数。
语法：CONFIDENCE（alpha, standard_dev, size）
（2）FTEST函数
用途：返回F检验的结果。它返回的是当数组1和数组2的方差无明显差异时的单尾概率，可以判断两个样本的方差是否不同。例如，给出两个班级同一学科考试成绩，从而检验是否存在差别。
语法：FTEST（array1, array2）