SPSS 数据库主成分分析指南 (spss如何主成分分析数据库)

SPSS 是统计分析软件中非常流行的一款,可用于数据预处理、数据可视化、假设检验等数据分析工作。其中探究数据结构和数据关系结构常用的一种方法是主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)。本文将为您介绍如何使用 SPSS 进行 PCA 分析,主成分分析的原理和应用场景。

一、PCA 基本原理

PCA 是一种特征提取方法,可以用于在高维数据空间中发现数据间的相关性,较复杂的数据可以转换为较少的更容易理解的数据。以矩阵运算为基础,解决多变量之间的相关性,从而方便进行可视化分析或研究。

PCA 的基本思想是将多个变量转化为少数几个变量,使得转化后的变量尽可能的保存原有信息和相关性,可以将原有数据通过旋转坐标系,形成一个新的低维空间。新坐标系中,保留了原始数据的主要特点,通过方差来衡量数据在不同性质上的重要性。之后,用无相关性数据映射回原始数据系统,减少冗余信息,便于后续分析处理。

二、SPSS 数据库基本导入和准备

首先需要将数据库中的数据导入 SPSS 中,或直接使用已有的 SPSS 数据文件,然后按照数据类型、数据结构进行检查和处理。分类变量需要进行哑变量化处理,以便进行因子分析或主成分分析。接着,进行变量筛选,筛选掉极少、极多、有缺失值的无用变量,再进行数据标准化,使得数据值的大小和单位不影响最后的结果。

三、SPSS PCA 分析实例

以一个身体素质检测数据集为例,数据包含以下几个变量:身高、体重、肺活量、握力、俯卧撑、仰卧起坐、反应时间、立定跳远等八个变量。

首先导入数据,查看各个变量的分布情况,主要是为了确定需要标准化的变量。然后,进行 PCA 分析操作。在 SPSS 软件中,操作路径为“分析—数据降维—主成分”。

步骤一:选择矩阵

在主成分分析窗口中,需要先选择变量(BodyHeight、BodyWeight、LungCapacity、Grip,PushUp,SitUp,ReactionTime 和 StandingJump),并选择“Correlation Matrix”选项。该选项会根据上述选择的八大变量,对特征之间的关系矩阵进行计算,得到相关系数矩阵,此矩阵具有正交或正交近似的特性。

步骤二:选择主成分数量

通过选择所需的主成分数量(根据实际情况选择),点击“Extraction”按钮,跳出主成分分析参数设置窗口,根据数据特性设置参数,如:Retn factors with an eigenvalue greater than 1、Component matrix,同时,可以绘制屏幕上的“scree test”图来帮助确定主成分数量。经过多次测试,假设需要选择前四个主成分,则设置选项如下图:

![spss1](https://img-blog.csdn.net/20230226002834915?)

步骤三:确定主成分

线性搭建主成分模型,将变量投影至新空间。在“Rotation”选项中选择适当的旋转方法,这里我们选择“Varimax”旋转法,旋转后的主成分系数矩阵将更易于解释。结果如下:

![spss2](https://img-blog.csdn.net/20230226002848496?)

步骤四:查看结果

由上图可以看到,数据经过主成分分析后,形成了四个主成分,解释了78.06%的方差。可以看到,之一个主成分对应了肺活量,第二个主成分对应俯卧撑和仰卧起坐等心肺功能维度,第三个主成分反应了身体素质整体表现,跟身高、体重等整体素质有关系。第四个主成分则代表身体灵活度的整体表现。

四、PCA 的应用场景

1. 去冗余,提取主要特征。在大数据处理中,可以用 PCA 减少数据维度,提取主要信息,减少数据量,提高计算效率和准确度。

2. 发现数据间的关系,获取深入理解。比如,可以用 PCA 分析考试成绩的数据,发现物理、数学和化学成绩可能存在相关性,从而对教育教学进行优化。

3. 数据可视化。通过主成分分析,将高维数据展示在低维坐标系中,可以直观显示数据之间的关系,方便复杂数据的可视化分析。

PCA 是一种常用且有效的数据预处理和数据探索方法。SPSS 作为一款流行的统计分析软件,提供了完善的主成分分析工具,为数据分析人员提供了一个优秀的数据探索平台。我们可以通过这种方法,加深对数据的理解和认识,为后续数据挖掘和建模工作提供支持和保障。

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1输入数据。

2点Analyze 下拉菜单,选Data Reduction 下的Factor 。

3打开Factor Analysis后,将数据变量逐个选中进入Variables 对话框中。

4单击主对话框中的Descriptive按扭,打开Factor Analysis: Descriptives子对话框,在Statistics栏中选择Univariate Descriptives项要求输出个变量的均值与标准差,在Correlation Matrix 栏内选择Coefficients项,要求计算相关系数矩阵,单击Continue按钮返回Factor Analysis主对话框。

5单击主对话框中的Extraction 按行歼钮,打开如下图所示的Factor Analysis: Extraction 子对话框。在Method列表中选择默认因子抽取方法——Principal Components,在Analyze 栏中选择默认的Correlation Matrix 项要求从相关系数矩阵出发求解主世乎成分,在Exact 栏中选择Number of Factors;6, 要求显示所有主成分的得分和所能解释的方差。单击Continue按钮返回Factor Analysis主对话框。

6单击主对话框中的OK 按钮,输出结果。

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