統計分析工具和R語言在科學研究中的應用比較

張春龍

摘 要：目前，計算機已經成為人們生活中必不可少的工具之一，最早使用計算機的學科就是統計學。隨著計算機的應用，大量計算機分析工具和程序語言被開發出來，統計分析工具和程序語言在科學研究中的應用已經越來越廣泛。文章通過比較常見統計分析工具與R語言在具體應用分析中的優點與缺點，希望能夠為廣大科研工作者學習和使用提供一些借鑒作用。

關鍵詞：統計分析 R語言 科學研究應用

中圖分類號：TP39 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）11（a）-0113-02

在概念方面，統計是指數據收集、數據分析和由相應數據得出最終結論的一組原則和方法。在應用方面，統計可以為各個領域服務（包括科研領域），當然，統計與數據是密不可分的。因此，計算機必須用于服務統計學分析。隨著“大數據”時代的到來，大規模數據分析使得早期的“理論統計”已經慢慢淡出了人們的視線。目前，計算機已經成了人們身邊必不可少的工具之一，但最早使用計算機的學科就是統計。隨著計算機的應用和普及，大量計算機分析工具和程序語言被開發出來，受到了科研工作者的青睞。

1 統計分析工具的應用

統計分析工具的開發使統計被更多的人所接受，在科研工作中亦是如此。多數科研人員選擇相對簡單的方式來做統計分析，得出相應的結論。例如功能富集分析，臨床科研人員通常會選擇DAVID工具來做功能或通路識別。只需輸入分析數據，點擊幾下鼠標，設定簡單的參數選項，就能得到相應的分析結果。由于操作簡單、無需統計背景和結果輸出方便等優點，統計工具在各類科學研究中頗受喜愛。統計工具的種類很多，有些是針對特定研究方向的分析工具，只處理具體的分析問題。其中，SPSS是一個很受歡迎的統計工具，它具有操作簡易、功能齊全、結果輸出完善等優點[1，2]。該統計工具可以對各種類型的數據進行常規的統計分析，對于不具備統計背景知識的科學研究人員是很好的選擇。另外，Excel作為數據表格軟件，也有一定的統計計算功能，包括圖標統計和函數計算功能。但是，Excel的函數計算只能進行簡單的運算，例如計算均值和標準差等功能，卻不能進行較復雜的數據分析和計算。此外，還有一些具體應用方向的統計工具，例如Minitab、Statistica和Eviews等。科研人員也可以根據不同的分析問題，學習和應用這些工具來獲得相應的統計結果。

另外，在使用統計分析工具來進行運算時，不可以完全拋棄統計背景知識。例如，分析數據的整理、分析方法的選擇、軟件輸出結果的理解都需要統計理論知識。這正是科研工作者需要慎重面對和特別注意的，同時，統計分析工具也存在一些問題。首先，分析工具無法得到計算過程的中間結果，因此無法在算法中插入其他分析過程。其次，統計軟件得出的結果通常很多，而且，同樣的分析方法下，不同的分析工具輸出的結果可能還不一樣，同樣的結果內容也會存在差異。對于分析數據，如果選擇統計工具適合該數據的選項全部輸出，那么其中可能包含沒有意義或相關性很低的結果。有些結果即使是相關領域專家也不能完全解釋清楚。

最后，基于統計分析工具，科研人員無法實現研究方法和計算的創新。目前，創新性是科學研究的立足之本，也正是現成統計軟件使用過程中需要面對的缺陷。為了解決上述統計軟件存在的問題，只有編程語言才能檢驗結果真實意義、優化分析流程和提高方法的創新性。

2 R語言的應用

在眾多編程語言中，許多科學研究人員使用R語言進行各種統計分析。R語言是在20世紀80年代后期由AT&T實驗室開發的，完全免費、資源公開的語言系統[3，4]。R語言可以在Unix、Window和Macintosh環境運行，具有內在的幫助系統、畫圖功能和強大的、容易學習的語法，以及許多內在統計函數。因此，R語言基本上可以滿足所有方面科研工作的需求，是一門極容易學習的編程語言。不僅是生物信息學研究人員，臨床醫學研究人員也常常運用R語言來從事科學研究。擁有多年編程經驗的Roger Peng教授曾指出，“R語言已經成為統計領域最具人氣的語言選項”。此外，R語言具備可擴展能力且擁有豐富的功能選項，可以在原有的算法基礎上，研究人員構建自己的工具及方法，從而實現數據分析與挖掘。目前，很多機器學習算法以R語言作為主要實現手段。

同時，R語言也有一定缺點：它畫圖結果輸出不如S-Plus，而且沒有商業支持。另外，基于R語言無法開發Web類或者互聯網應用程序。通常科研人員使用R語言處理分析任務，然后利用JavaScript等其它語言來完成最終結果的顯示。

3 比較分析

以SPSS為代表比較統計分析工具與R語言在應用范圍、適合領域、適合人員、擴展性、數據的處理、分析方法和靈活性等方面的差異性，結果如表1所示。

4 結語

總之，統計分析工具與R語言在處理分析數據時具有各自不同的優點與缺陷，統計分析工具簡單便捷，R語言更具靈活性。因此，對于不同的科學研究任務，應該選擇合適的工具或編程語言來實現統計分析。

參考文獻

[1] 姜忠尉.統計分析軟件SPSS的特點和應用分析[J].中國證券期貨，2012（4）：291.

[2] 鄧建紅.醫院統計中SPSS軟件的應用分析[J].中國民族民間醫藥，2009，18（9）：161-162.

[3] 張哲，張豪.淺談R語言在生物統計學教學中的應用[J]. 教育教學論壇，2013（27）：54-55.

[4] 奚寧.R語言在統計學教學中的運用[J].科技資訊，2012 （1）：197.endprint