主成分回归分析方法
SPSS之回归分析10-1(主成分分析)(1)
Descriptives:描述统计量 ➢ Statistics:输出基本统计量
Univariate descriptives :输出各个变量的基本 描述统计量 Initial solution:因子分析的初始解 ➢ Correlation Matrix:相关矩阵及其检验
步骤
Extration:指定提取因子的方法 ➢ Method:提取因子的方法 ➢ Analyze:分析矩阵 ➢ Extract:确定因子的数目 ➢ Display:输出与因子提取相关的信息 Unrotated factor solution:输出未旋转的因子 提取结果 Scree plot:输出因子的碎石图
因子旋转
因子旋转的方法： 1.varimax:方差最大旋转。简化对因子的解释 2.direct oblimin:直接斜交旋转。允许因子之间具有相
关性。 3.quartmax:四次最大正交旋转。简化对变量的解释 4.equamax:平均正交旋转。 5.promax:斜交旋转方法。
实例分析
例1续:各地区年平均收入数据, 进行因子分析,要求
主成分分析
主成分分析是考察多个数值变量间相关性 的一种多元统计方法，它是研究如何通过 少数几个主成分来解释多变量的方差—协 方差结构。
导出几个主成分，使它们尽可能多地保留 原始变量的信息，且彼此间不相关。
数学原理
对原有变量作坐标变换，
z1 u11x1 u21x2 ... u p1xp z2 u12 x1 u22 x2 ... u p2 xp ...... z p u1p x1 u2 p x2 ... u pp xp
步骤
Rotation:选择因子旋转方法 ➢ Method:旋转方法 ➢ Display:输出与因子旋转有关的信息 Rotated Solution:输出旋转后的因子分析结果 Loading plots:旋转后的因子载荷散点图
利用SPSS进行主成分回归分析1
题〔1～4〕。
1 基本原理与计算方法
111 以应变量 Y 和全部自变量 X 进行逐步回归 ,筛选出 P 个
有统计学意义的自变量 ,并且诊断各自变量的多重共线性 。
112 用 P 个自变量进行主成分分析 ,得到主成分矩阵和各主
成分的累计方差百分比 。
113 计算标化应变量和 P 个标化自变量分别见式 ( 111) 和
0102
0100
3 0106533 71166 0156
0110
0101
4 01007352 211362 0129
0188
0199
X4 0100 0100 0124 0176
212 使用 SPSS Factor Analysis 过程 ,对自变量 X1 , X3 和 X4 进行主成分分析 在 Factor Analysis 对话框 ,把自变量 X1 ,X3 和 X4 放入 Variables 栏 。
Abstract: Objective To introduce how to do t he principal component regression analysis wit h SPSS. Methods The analysis steps of t he principal component regression by combining t he Lin2 ear Regression , Factor Analysis , Compute Variable and Bivariate Correclations procedures in SPSS 8. 0 for Windows wit h t he basic principles of t he principal component regression are introduced. Results An example is used to describe all operations of each pro2 cedures in SPSS8. 0 and all calculating processes of principal com2 ponent regression ,and t he“best”equation is built . Conclusions The each indexes of multicollinearity diagnosis and t he advantage and t he point for attention about principal component regression analysis are introduced ,and t he simplified ,speeded up and accurate statistical effect are reached t hrough t he prinicipal component re2 gression analysis wit h SPSS.
主成分分析和主成分回归(附实际案例和sas代码)
目录主成分分析和主成分回归（附实际案例和sas代码） (2)1 主成分分析的主要思想 (2)2 主成分分析的定义 (2)3 案例基本情况介绍餐饮业零售额相关因素 (3)4 案例相关因素的介绍相关因素的具体数据 (3)5 影响餐饮业零售额因素的主成分分析 (4)6 主成分回归 (9)主成分分析和主成分回归（附实际案例和sas 代码）1 主成分分析的主要思想在进行高维数据系统分析时，通过主成分分析，可以在纷繁的指标变量描述下，了解影响这个系统存在与发展的主要因素。
主成分分析是1933年由霍特林首先提出来的。
在信息损失最小的前提下，将描述某一系统的多个变量综合成少数几个潜变量，从而迅速揭示系统形成的主要因素，并把原来高维空间降到低维子空间。
主成分分析是研究如何通过少数几个主成分来解释多变量的方差的分析方法，也就是求出少数几个主成分，使他们尽可能多地保留原始变量的信息，且彼此不相关它是一种数学变换方法，即把给定的一组变量通过线性变换，转换为一组不相关的变量，在这种变换中保持变量的总方差不变，同时具有最大总方差，称为第一主成分；具有次大方差，成为第二主成分。
依次类推。
若共有p 个变量，实际应用中一般不是找p 个主成分，而是找出个)(p m m <主成分就够了，只要这m 个主成分能够反映原来所有变量的绝大部分的方差。
2 主成分分析的定义设研究对象涉及P 个指标，分别用p X X X ,,21表示，这个指标构成P 维随机向量为)',,,(21p X X X X =。
设随机向量的均值为u ，协方差矩阵为Σ。
主成分分析就是对随机向量进行线性变换以形成新的综合变量，用i Z 表示，满足下式：1212,1,2,,i i i ip P Z u X u X u X i p =++⋅⋅⋅+= (1)为了使新的综合变量能够充分反映原来变量的信息，则i Z 的方差尽可能大且各个i Z 之间不相关。
由于没有限制条件方差可以任意大，设有线面的约束条件：222121,(1,2,)i i ip u u u i p ++⋅⋅⋅== (2)主成分则为满足条件的i Z 。
近红外反射光谱法-土壤性质的主成分回归分析-NIRS–PCR
近红外反射光谱法-土壤性质的主成分回归分析摘要一个快速，便捷的土壤分析技术是需要土壤质量评价和精密的土壤管理。
本研究的主要目的是评估近红外反射光谱（NIRS）来预测不同土壤性质的能力。
从Perstrop近红外系统6500扫描单色仪（福斯NIRSystems，马里兰州Silver Spring），和33种化学、物理和生物化学特性得到近红外反射光谱，从四个主要土地资源收集区802土壤样品（MLRAs）进行了研究。
定标是基于在1300到2500nm光谱范围内使用光学密度一阶导数[log(1/ R )]得主成分回归。
全部的碳、氮、湿度、阳离子交换量（CEC）、1.5兆帕水、基础呼吸速率、沙、淤泥和Mehlich III可萃取钙通过近红外光谱（r2>0.80）成功地预测。
有些Mehlich III可萃取金属（铁，钾，镁，锰）、可交换阳离子（钙，镁，钾），可交换基地、交换性酸、粘土、潜在可矿化氮、总呼吸速率、生物量碳和pH值的总和也可通过近红外光谱估计，但精度较低(r 2=0.80~0.50)。
聚合（wt％>2，1，0.5，0.25mm，并宏观聚合）的预测结果是不可靠的（r2=0.46~0.60）。
Mehlich III提取的Cu，P和Zn和交换性钠不能使用NIRS-PCR技术（r2<0.50）进行预测。
结果表明，NIRS可以作为一种快速的分析技术，在很短的时间用可接受的准确度来同时估计多个土壤特性。
测量土壤性质的标准程序是复杂的、耗时的，而且费用昂贵。
在农民和土地管理者将能够充分利用测土作为精准农业与土壤质量的评估和管理的一种辅助手段之前，一种快速、经济的土壤分析技术是需要。
近红外反射光谱技术是一种为研究入射光和材料表面之间相互作用的非破坏性的分析技术。
由于其简单性、快速性，并且需要很少或无需样品制备，近红外反射光谱被广泛用于工业。
三十多年以前，该技术最早用于粮食的快速水汽分析。
现在，近红外光谱是用于粮食和饲料质量评估的主要分析技术。
主成分回归分析
例3.10 影响电的需求量的指标有：(1)钢的产 量x1;(2)生铁产量x2;(3)钢材产量x3;(4)有色金 属产量x4;(5)原煤产量x5;(6)水泥产量x6;(7)机 械工业总产值x7;(8)化肥产量x8;(9)硫酸产量 x9;(10)烧碱产量x10;(11)棉纱产量x11共11个 指标。收集了23年的指标值，建立发电站需求 模型。(数据见spssex/ex310)
论文题目
我国各地区城镇居民消费性支出的分析研究
我国上市公司盈利能力与资本结构的实 证分析
农业可持续发展与生态环境评估指标体 系及测算研究 农村城镇化动力结构的统计研究
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《我国上市公司盈利能力与资本结构的实证分析》 李 宝红、王振蓉
内容提要：企业盈利能力是企业财务分析的重要内容 之一，企业资本结构是否合理直接影响公司经营业绩 和长远发展，本文选取了主要影响企业盈利能力的4个 指标（销售净利率、销售毛利率、资产净利率、净资 产收益率），利用主成分提供的方法对其进行综合得 分评价，并与影响企业资本结构的主要指标资产负债 率进行相关分析与回归分析，得出企业盈利能力与资 本结构的关系。
下课喽！
q
j p c, j
j 1
j 1
pc
2、删去 0.01的特征根所对应的主成分。
3、
q j 1
1
j
5q
SPSS实现
1、对所有变量进行标准化(Analysedescription)
2、对所有标准化后的自变量求主成分Z(factor) 3、选择前几个主成分 4、计算主成分得分(transform-compute) 5、y与主成分进行回归(analyse-regression)， 求出α系数值。 6、compute Uˆ ,求出β系数，即可得出 消除多重共线性的标准回归方程。
主成分回归法 -回复
主成分回归法-回复主成分回归法（Principal Component Regression，PCR）是一种常用于多元回归分析的统计方法。
它结合了主成分分析和普通最小二乘法回归的优点，能够处理高维数据和共线性问题，并提高回归模型的预测能力。
在进行PCR之前，首先需要准备数据集。
数据集应包括n个观测值和p 个解释变量，其中每个解释变量都与一个因变量相关联。
如果存在高度相关的解释变量，可能会出现多重共线性问题。
PCR通过将解释变量进行主成分分析，来处理这个问题。
主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）是一种降维技术，可以将原始数据转换为一组无关的主成分。
这些主成分是原始解释变量的线性组合，是按照解释变量方差降序排列的。
通过保留主成分的前k个，可以实现数据的降维。
选择k的方法包括手动选择、保留解释变量方差的一定比例或使用交叉验证等。
接下来，对于PCR，我们需要进行主成分回归。
具体步骤如下：步骤一：进行主成分分析对于p个解释变量，进行主成分分析得到k个主成分。
这里，k是一个小于等于p的数，用于控制降维的程度。
主成分分析的目标是找到能够最大程度解释解释变量方差的主成分。
步骤二：选择主成分个数k选择主成分个数k的方法有很多。
一种常用的方法是保留能够解释总方差的一定比例，例如95。
也可以使用交叉验证等其他方法。
步骤三：建立主成分回归模型利用保留的k个主成分，建立主成分回归模型。
在PCR中，主成分回归模型是一个线性回归模型，其中主成分是解释变量。
可通过普通最小二乘法估计回归系数。
步骤四：模型评估和选择通过交叉验证等方法对PCR模型进行评估，并选择最佳模型。
可以使用各种性能指标，例如均方误差、决定系数等。
PCR的优点是能够处理高维数据和共线性问题，并提高预测能力。
同时，PCR也允许我们了解每个主成分对因变量的贡献程度，帮助我们理解解释变量对模型的影响。
然而，PCR也存在一些限制。
主成分分析(principalcomponentsanalysis,PCA)又称：主分量分析,主成分回归分析法
主成分分析（principal components analysis，PCA）又称：主分量分析，主成分回归分析法什么是主成分分析法主成分分析也称主分量分析，旨在利用降维的思想，把多指标转化为少数几个综合指标。
在统计学中，主成分分析（principal components analysis,PCA）是一种简化数据集的技术。
它是一个线性变换。
这个变换把数据变换到一个新的坐标系统中，使得任何数据投影的第一大方差在第一个坐标(称为第一主成分)上，第二大方差在第二个坐标(第二主成分)上，依次类推。
主成分分析经常用减少数据集的维数，同时保持数据集的对方差贡献最大的特征。
这是通过保留低阶主成分，忽略高阶主成分做到的。
这样低阶成分往往能够保留住数据的最重要方面。
但是，这也不是一定的，要视具体应用而定。
[编辑]主成分分析的基本思想在实证问题研究中，为了全面、系统地分析问题，我们必须考虑众多影响因素。
这些涉及的因素一般称为指标，在多元统计分析中也称为变量。
因为每个变量都在不同程度上反映了所研究问题的某些信息，并且指标之间彼此有一定的相关性，因而所得的统计数据反映的信息在一定程度上有重叠。
在用统计方法研究多变量问题时，变量太多会增加计算量和增加分析问题的复杂性，人们希望在进行定量分析的过程中，涉及的变量较少，得到的信息量较多。
主成分分析正是适应这一要求产生的，是解决这类题的理想工具。
同样，在科普效果评估的过程中也存在着这样的问题。
科普效果是很难具体量化的。
在实际评估工作中，我们常常会选用几个有代表性的综合指标，采用打分的方法来进行评估，故综合指标的选取是个重点和难点。
如上所述，主成分分析法正是解决这一问题的理想工具。
因为评估所涉及的众多变量之间既然有一定的相关性，就必然存在着起支配作用的因素。
根据这一点，通过对原始变量相关矩阵内部结构的关系研究，找出影响科普效果某一要素的几个综合指标，使综合指标为原来变量的线性拟合。
主成分回归分析方法
2021/6/4
2
具体步骤：
1、用主成分分析法计算出主成分表达式和主成分 得分变量（将贡献小的主成分舍去），即求得 Z=WX。
2、用回归分析法将因变量对主成分得分变量进行 回归，得到因变量关于主成分得分变量的回归模型， 即求得y=AZ。
3、将主成分的表达式代回到回归模型中，即可得 到标准化自变量与因变量的回归模型，即得到
0.447445 0.828133
0.67621 -.733500
2021/6/4
8
Parameter Estimates
Paramet Standa
Standardize
Variabl
D
er
rd t Valu Pr > |
d
e
Label F Estimate Error
36.4
3.15
4
45.2
74.7
32.1
1.92
核心程序：例16-2_1.sas
DM "log;clear;output;clear;";
ods rtf file='D:\sas2003\Àý12.3.rtf';
PROC IMPORT OUT= exm16_2
DATAFILE= "D:\sas2003\exm16_2.xls"
0.00132
Collinearity Diagnostics
Conditi
Proportion of Variation
on
Index Intercept x1
x2
x3
1.00000 0.000150 0.000245 0.000174 0.000272
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Varian ce Toleran Inflatio ce n . 0
-4.71489 1.30082 0.06091 0.02050 0.03563 0.01531 0.04924 0.02866
0.65229 1.53305 0.82477 1.21245 0.55760 1.79340
Collinearity Diagnostics Numbe r 1 2 3 4 Eigenval ue 3.99037 0.00501 0.00329 0.00132
核心结果：
Parameter Estimates
Variab le Label Interce Interce pt pt x1 x2 x3 x1 x2 x3
Paramet D er F Estimate
1 1 1 1
Standa rd Error
t Val Pr > | ue t| -3.62 0.002 3 2.97 0.009 0 2.33 0.033 4 1.72 0.105 1
0.447445 0.828133
Parameter Estimates Variabl e Label Interce pt z1 z2 Interce pt Paramet D er F Estimate 1 1 1 Standa Standardize rd t Valu Pr > | d Error e t| Estimate 43.78 <.000 1 6.52 <.000 1 -0.07 0.941 9 0 0.84500 -0.00960
具体步骤： 1、用主成分分析法计算出主成分表达式和主成分 得分变量（将贡献小的主成分舍去），即求得 Z=WX。 2、用回归分析法将因变量对主成分得分变量进行 回归，得到因变量关于主成分得分变量的回归模型， 即求得y=AZ。 3、将主成分的表达式代回到回归模型中，即可得 到标准化自变量与因变量的回归模型，即得到 y=AZ=A(WX)=BX 4、将标准化自变量转换为原始自变量，即可得到 原始自变量与因变量的回归模型。
Conditi Proportion of Variation on Index Intercept x1 x2
1.00000 0.000150 78 28.2159 6 34.8040 1 54.9061 2 0.09477 0.06637 0.83872 0.000245 94 0.18137 0.48355 0.33484 0.000174 72 0.16968 0.07204 0.75811
x3 0.000272 54 0.23098 0.55264 0.21611
Eigenvalues of the Correlation Matrix Eigenvalue Difference Proportion Cumulative
1
2 3
1.76317163
0.88492781 0.35190056
例：某学校20名一年级女大学生体重（公斤）、胸围（厘米）、肩宽（厘米）及 肺活量（升）实测值如表所示，试对影响女大学生肺活量的有关因素作多元回归 分析。
编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 体重（公斤） 51.3 48.9 42.8 55 45.3 45.3 51.4 53.8 49 53.9 48.8 52.6 42.7 52.5 55.1 45.2 51.4 48.7 51.3 45.2 胸围（厘米） 73.6 83.9 78.3 77.1 81.7 74.8 73.7 79.4 72.6 79.5 83.8 88.4 78.2 88.3 77.2 81.6 78.3 72.5 78.2 74.7 肩宽（厘米） 36.4 34 31 31 30 32 36.5 37 30.1 37.1 33.9 38 30.9 38.1 31.1 30.2 36.5 30 36.4 32.1 肺活量（升） 2.99 3.11 1.91 2.63 2.86 1.91 2.98 3.28 2.52 3.27 3.1 3.28 1.92 3.27 2.64 2.85 3.16 2.51 3.15 1.92
主成分回归分析方法
冯跃华
参考《sas统计分析与应用，从入门到精通》，汪海波等
1、主成分分析除减少自变量的个数外，主成分 分析可以用来解决自变量共线性的问题。
2、线性回归分析要求自变量是相互独立的，但 是在实际应用中，经常会遇到自变量相关的问题。 好的可行的方法：借助于主成分分析，用主成分 回归求回归系数。即先用主成分分析法计算出主 成分表达式和主成分得分变量，而主成分得分变 量是相互独立的，因此可以将因变量对主成分得 分变量回归，然后将主成分的表达式代回到回归 模型中，即可得到标准化自变量与因变量的回归 模型，最后将标准化自变量转为原始自变量。
核心程序：例16-2_1.sas
DM "log;clear;output;clear;"; ods rtf file='D:\sas2003\Àý 12.3.rtf'; PROC IMPORT OUT= exm16_2 DATAFILE= "D:\sas2003\exm16_2.xls" DBMS=EXCEL2000 REPLACE; SHEET="Sheet1"; GETNAMES=YES; RUN; proc reg data=exm16_2; model y=x1 x2 x3/tol vif collin; proc princomp data=exm16_2 out=out1 prefix=z; var x1-x3; run; proc print data=out1; title 'output:out1'; proc reg data=out1; model y=z1 z2/stb; run;quit; ods rtf close;
0.87824382
0.53302725
0.5877
0.2950 0.1173
0.5877
0.8827 1.0000
Eigenvectors z1 z2 z3
x1
x2 x3
x1
x2 x3
0.585003
0.676435
பைடு நூலகம்
-.556580
-.066442
0.589907
0.337621 -.733500