內容簡介
《R語言與統計分析/應用統計學叢書》以數據的常用統計分析方法為基礎,在簡明扼要地闡述統計學基本概念、基本思想與基本方法的基礎上,講述與之相對應的R函數的實現,並通過具體的例子說明統計問題求解的過程。
《R語言與統計分析/應用統計學叢書》注重統計的思想性、方法的實用性和計算的可操作性。在內容的安排上不僅包含瞭基礎統計分析中的探索性數據分析、參數估計與假設檢驗,還包括瞭非參數統計分析的常用方法、多元統計分析方法及貝葉斯統計分析方法。每一部分都通過具體例子重點講述解決問題的思想、方法和在R中的實現過程。通過《R語言與統計分析/應用統計學叢書》,讀者不僅可以快速學會R的基本原理與核心內容,而且可以根據書中的例子與例子中的R程序學會解決問題的統計計算方法與基本的編程技術,為解決更為復雜的統計問題奠定紮實的基礎。
內頁插圖
目錄
第一章 R介紹
1.1 S語言與R
1.2 R的特點
1.3 R的資源
1.4 R的安裝與運行
1.4.1 R軟件的安裝、啓動與關閉
1.4.2 R程序包的安裝與使用
第一章 習題
第二章 R的基本原理與核心
2.1 R的基本原理
2.2 R的在綫幫助
2.3 -個簡短的R會話
2.4 R的數據結構
2.4.1 R的對象與屬性
2.4.2 瀏覽對象的信息
2.4.3 嚮量的建立
2.4.4 數組與矩陣的建立
2.4.5 數據框(data frame)的建立
2.4.6 列錶(list)的建立
2.4.7 時間序列(ts)的建立
2.5 數據的存儲與讀取
2.5.1 數據的存儲
2.5.2 數據的讀取
2.6 R的圖形功能
2.6.1 繪圖函數
2.6.2 低級繪圖命令
2.6.3 繪圖參數
2.6.4 一個實例
2.7 R編程
2.7.1 循環和嚮量化
2.7.2 用R寫程序
2.7.3 編寫你自己的函數
2.7.4 養成良好的編程習慣
第二章 習題
第三章 概率與分布
3.1 隨機抽樣
3.2 排列組閤與概率的計算
3.3 概率分布
3.3.1 離散分布的分布律
3.3.2 連續分布的密度函數
3.4 R中內嵌的分布
3.5 應用:中心極限定理
3.5.1 中心極限定理
3.5.2 漸近正態性的圖形檢驗
3.5.3 舉例
第三章 習題
第四章 探索性數據分析
4.1 常用分布的概率函數圖
4.2 直方圖與密度函數的估計
4.2.1 直方圖
4.2.2 核密度估計
……
第五章 參數估計
第六章 參數的假設檢驗
第七章 非參數的假設檢驗
第八章 方差分析
第九章 迴歸分析與相關分析
第十章 多元統計分析介紹
第十一章 貝葉斯統計分析
附錄A 秩與結的介紹
附錄B R的圖形界麵
附錄C R的編程環境
參考文獻
前言/序言
統計學的任務是研究有關收集、整理、分析數據,從而對所考察的問題作齣統計推斷。作為一門科學,統計學有其堅實的理論基礎,研究統計學方法的理論基礎問題的那一部分,構成瞭所謂數理統計學的內容。其次,統計學就其本質來講,是一門實用性很強的科學,它在人類活動的各個領域有著廣泛的應用。因此數理統計的理論與方法應該與實際相結閤,解決社會、經濟、工農業生産、生物製藥、航空航天、質量管理、環境資源等領域中的各種問題。最後,統計學又是一門技術性很強的科學,由於所研究的問題越來越復雜、變量之間關聯性越來越強、數據的規模越來越大,使得原有的計算方法無法順利實現。現在,隨著計算機的不斷發展與普及,特彆是近20年來統計計算的突破性進展及統計軟件的不斷完善和成熟,使得解決這些問題不僅成為可能,而且越來越容易、快速。
目前許多大學中幾乎所有理工科、甚至文科的許多專業都開設瞭《數理統計》或《應用統計》之類的課程,有的還編寫瞭相應的教材,這是可喜的。這些課程與教材的共同特點是以較大的篇幅介紹數理統計的理論、方法與實際背景,並配有一定數量的例子和習題。部分學校還為有統計專業和應用數學專業的學生開設SAS或MATLAB統計軟件課程,為經濟統計專業的學生開設SPSS或EViews統計軟件課程,但這還遠遠不夠。
作者長期從事概率論與數理統計、統計計算及統計軟件的教學工作,我們發現目前的統計教學普遍存在的問題有:一、關於教學內容:在有限的課時中,對於非統計專業的學生采用針對統計專業學生的教學方式,過多強調理論的重要性,從而忽視瞭統計思想和數據處理能力的培養;有的因為僅用一學期(54課時或更少)講授概率論與數理統計,麵麵俱到的概率論教學使學生無法學到諸如迴歸分析與方差分析的重要內容。二、關於軟件教學:由於沒有軟件支持,使用傳統的教學方法和教材,無論是老師講解例題,還是學生完成習題都要花費大量的時間進行手工計算,且錯誤率高。使用軟件可使數據分析更具直觀性、靈活性和可重復性,可起到舉一反三的作用,提高學生的學習興趣和動手(操作或編程)能力。三、關於統計教學與軟件教學是否分開:統計教學與軟件教學分開會産生一定的重復性,從而浪費有限的教學課時,降低學習的效率。分開的教學會使大部分非統計專業的學生不能得到統計軟件操作和數據分析能力的培養。有瞭統計軟件,可大大增加教學的信息量,將節省下來的時間用於培養學生統計軟件的上機操作能力;有瞭統計軟件,使得大規模或海量數據分析和精確計算成為可能,也使教材中的許多附錶(如常用分布的分位數錶)失去其必要性。四、關於R軟件:本書之所以采用R軟件,主要原因是其具有強大的數據的圖形展示和統計分析功能,可以免費使用和更新,同時又有大量可隨時加載的有針對性的軟件包。而SAS、MATLAB、SPSS、EVieis卻都是收費軟件,與R功能幾乎相同的S-PLUS也是收費的。R高效的代碼、簡潔的輸齣和強大的幫助係統使得在統計軟件輔助下的統計教學成為可能。基於R開發的菜單式驅動的圖形界麵工具RCommander和PMG(見附錄B)使得基礎統計分析像SPSS-樣容易實現。
本書介紹瞭R的基本功能、常用的數據處理與分析方法及它們在R中的實現。全書共分十一章及三個附錄:第一章:R介紹,介紹瞭R軟件的功能與安裝。第二章:R的基本原理與核心,簡明扼要地介紹瞭R軟件的使用方法,主要側重於不同類型的數據的操作與函數的使用。第三章:概率與分布,介紹瞭常用的離散與連續型分布及R中有關的四類函數:分布函數、概率函數、分位數函數和隨機數生存函數。第四章:探索性數據分析,介紹瞭單組和多組數據中特徵量的提取方法及數據的圖形展示方法。第五章:參數估計,主要介紹瞭單總體與兩總體正態及二項分布參數的點估計與區間估計。第六章:參數的假設檢驗,主要介紹瞭單總體與兩總體正態及二項分布參數的假設檢驗。第七章:非參數的假設檢驗,主要介紹瞭常用的幾種非參數檢驗方法。第八章:方差分析,主要介紹瞭多組數據比較的單因子與雙因子方差分析及協方差分析方法。第九章:迴歸分析與相關分析,介紹瞭隨機變量之間相關性的度量與迴歸分析及診斷方法。第十章:多元統計分析介紹,介紹瞭多元分析中常用的主成分分析、因子分析、判彆分析、聚類分析、典型相關分析及對應分析方法。第十一章:貝葉斯統計分析,介紹瞭貝葉斯分析中單參數與多參數模型、分層模型及迴歸模型的分析方法。
《R語言與統計分析》 內容簡介 本書旨在為廣大統計學愛好者、研究人員、數據科學傢以及所有希望深入理解和應用統計學方法的人士,提供一本兼具理論深度與實踐廣度的權威指南。本書以R語言為核心工具,係統地闡述瞭從基礎統計概念到高級統計模型構建的全過程,強調理論知識與實際操作的有機結閤,力求幫助讀者掌握運用R語言進行數據探索、模型分析、結果解釋和報告撰寫的核心能力。 第一部分:R語言基礎與數據處理 本書的開篇,我們將帶領讀者走進R語言的世界。R語言作為一款強大的開源統計計算和圖形化語言,以其豐富的數據分析包和靈活的語法,成為現代數據科學領域不可或缺的利器。本部分將從R語言的安裝、基本數據類型(嚮量、列錶、矩陣、數據框、因子等)、運算符、控製流(條件語句、循環語句)、函數定義與調用等基礎知識入手,確保即使是R語言的初學者也能快速上手。 數據是統計分析的基石,高效的數據處理是後續分析的關鍵。因此,本書將花費大量篇幅介紹R語言在數據處理方麵的強大能力。我們將深入講解如何使用R內置函數及tidyverse(包括dplyr、tidyr、readr等核心包)進行數據導入、導齣(支持CSV、Excel、JSON、數據庫等多種格式)、數據清洗(缺失值處理、異常值檢測、數據類型轉換)、數據整理(行、列的操作,如選擇、過濾、排序、分組、匯總、閤並、重塑等)。我們將通過大量的實例,展示如何運用鏈式操作(pipe operator)等現代R語言編程技巧,使數據處理過程更加清晰、高效且易於維護。此外,還將介紹如何利用R進行數據探索性分析(EDA),包括描述性統計量計算、數據可視化(使用ggplot2繪製各種類型的圖錶,如散點圖、摺綫圖、柱狀圖、箱綫圖、密度圖、熱力圖等),幫助讀者快速瞭解數據的分布特徵、變量間的關係以及潛在的模式。 第二部分:描述性統計與推斷性統計基礎 在掌握瞭R語言的數據處理能力後,本書將轉嚮統計學的核心內容。我們首先從描述性統計開始,詳細介紹如何使用R語言計算和解釋各種描述性統計指標,如均值、中位數、眾數、方差、標準差、四分位數、偏度、峰度等。通過直方圖、箱綫圖等可視化工具,幫助讀者直觀地理解數據的分布情況。 隨後,我們將深入到推斷性統計的領域。本部分將係統地講解概率論的基礎知識,包括概率的基本概念、隨機變量、概率分布(離散型如二項分布、泊鬆分布;連續型如正態分布、指數分布、t分布、卡方分布、F分布等)。我們將展示如何在R中進行這些概率分布的計算,如計算概率、纍積概率、分位數等。 在此基礎上,本書將重點講解統計推斷的核心方法:參數估計和假設檢驗。參數估計方麵,我們將介紹點估計和區間估計,詳細講解如何利用R計算總體均值、比例、方差等的置信區間,並闡述置信區間的含義和解釋。假設檢驗部分,我們將從基本原理齣發,介紹各種常見的假設檢驗方法,包括Z檢驗、t檢驗(單樣本、配對樣本、獨立樣本)、卡方檢驗(擬閤優度檢驗、獨立性檢驗)、F檢驗等。每種檢驗方法都將結閤R語言的具體實現,通過真實或模擬數據進行演示,並著重強調假設檢驗的步驟、P值的解釋、統計顯著性的判斷以及結果的實際意義。 第三部分:迴歸分析 迴歸分析是統計學中應用最廣泛、功能最強大的工具之一,用於研究變量之間的定量關係。本書將從最基礎的簡單綫性迴歸開始,詳細介紹模型假設、參數估計(最小二乘法)、模型擬閤優度檢驗(R方)、殘差分析以及係數的統計顯著性檢驗。我們將運用R語言進行模型構建、參數估計、預測和診斷,並教會讀者如何解讀迴歸結果。 接著,我們將擴展到多元綫性迴歸,討論如何處理多個預測變量,以及多重共綫性、交互項、多項式迴歸等常見問題。本書將深入講解變量選擇方法,如嚮前選擇、嚮後刪除、逐步迴歸等,並討論如何使用R語言實現這些方法。 除瞭綫性迴歸,本書還將介紹非綫性迴歸模型,包括廣義綫性模型(GLM)。我們將重點講解邏輯迴歸(用於二分類因變量)、泊鬆迴歸(用於計數型因變量)等,並展示它們在實際問題中的應用,如疾病預測、客戶流失分析等。我們將強調模型假設的檢驗和模型選擇的原則。 第四部分:方差分析與多重比較 方差分析(ANOVA)是用來比較兩組或多組樣本均值是否存在顯著差異的統計方法。本書將從單因素方差分析開始,詳細介紹其原理、模型假設、F檢驗的計算過程,並展示如何使用R語言進行單因素ANOVA的實施和結果解釋。 在此基礎上,我們將深入講解多因素方差分析,包括主效應和交互效應的分析。我們將演示如何使用R語言構建和分析復雜的ANOVA模型,並解釋交互效應的含義。 當ANOVA檢驗顯示組間均值存在顯著差異時,我們需要進行事後多重比較,以確定具體哪些組彆之間存在差異。本書將詳細介紹常用的多重比較方法,如Tukey HSD、Bonferroni校正、Scheffe法等,並展示如何在R語言中應用這些方法,並解讀其結果。 第五部分:分類數據分析 分類數據在現實世界中非常普遍,本書將專門用一個章節來討論分類數據的統計分析方法。我們將從最基本的列聯錶分析開始,介紹如何使用R語言創建和分析列聯錶,並進行獨立性檢驗(卡方檢驗)和同質性檢驗。 在此基礎上,我們將介紹邏輯迴歸模型,用於分析分類因變量。正如前麵所提及的,邏輯迴歸是處理二分類因變量的標準方法,本書將更加詳細地介紹其模型構建、參數解釋(如Odds Ratio)以及模型評估方法。 第六部分:時間序列分析 時間序列數據是指按時間順序收集的一係列觀測值。這類數據在經濟學、金融學、氣象學、生物醫學等領域有著廣泛的應用。本書將係統介紹時間序列分析的基本概念,包括平穩性、自相關函數(ACF)和偏自相關函數(PACF)。 我們將重點講解AR(自迴歸)、MA(移動平均)、ARMA(自迴歸移動平均)和ARIMA(差分自迴歸移動平均)模型。本書將詳細闡述這些模型的原理、模型識彆(通過ACF和PACF圖)、參數估計、模型診斷和模型預測。我們將使用R語言提供的強大工具包(如forecast包)來構建和應用這些時間序列模型,並演示如何進行模型評估和預測。 第七部分:聚類分析與因子分析 聚類分析是一種無監督學習方法,用於將數據集中的對象分成若乾個相似的組(簇)。本書將介紹兩種主要的聚類方法:層次聚類和劃分聚類(如K-means)。我們將詳細講解每種方法的算法原理、如何選擇閤適的距離度量和聚類準則,並展示如何使用R語言實現這些方法,以及如何解釋聚類結果。 因子分析則是一種用於降維的技術,旨在通過少數幾個潛在的因子來解釋一組可觀測變量之間的相關性。本書將介紹因子分析的基本模型、因子提取方法(如主成分分析、主軸因子法)和因子鏇轉方法,並展示如何在R語言中進行因子分析,以及如何解釋提取的因子。 第八部分:統計建模與模型評估 本書的最後部分,我們將探討更廣泛的統計建模和模型評估策略。我們將迴顧前麵所介紹的各種統計模型,並強調模型選擇的重要性。我們將介紹信息準則(如AIC、BIC)在模型選擇中的應用,並演示如何使用R語言來計算和比較不同模型的AIC/BIC值。 此外,我們將深入討論模型診斷技術,包括殘差分析、影響點檢測等,以確保模型假設得到滿足。我們還將介紹交叉驗證等模型泛化能力評估方法,幫助讀者構建更魯棒、更可靠的統計模型。 實踐導嚮與代碼示例 貫穿全書,每一章節都將配備豐富的、經過精心設計的R語言代碼示例。這些示例取材於實際數據集或模擬生成的數據,力求貼近真實應用場景。讀者可以跟隨代碼一步步進行操作,理解理論知識如何在R語言中落地,並學會如何根據自己的數據進行靈活調整。本書強調“邊學邊做”的學習理念,鼓勵讀者積極動手實踐,從而真正掌握R語言與統計分析的精髓。 目標讀者 本書適閤以下人群: 統計學專業學生:作為課程的輔助教材或獨立學習的參考資料。 數據科學從業者:希望係統提升R語言在數據分析和建模方麵的技能。 科研人員:需要運用統計方法分析實驗數據或科研結果。 對統計分析感興趣的初學者:希望從零開始學習統計學理論和R語言實操。 需要進行數據分析的各領域專業人士:如市場營銷、金融、生物醫藥、社會科學等。 通過閱讀本書,讀者不僅能夠深入理解統計學的核心理論,更重要的是能夠熟練運用R語言這一強大工具,從數據中提取有價值的信息,做齣科學的決策,並有效地與他人溝通分析結果。本書將是你踏上數據分析之旅,或者在統計學領域更進一步的寶貴夥伴。