Возможности электронных таблиц для наглядного представления числовых данных и обработки статистических данных

Оглавление

ВВЕДЕНИЕ 3
ГЛАВА ‏ㅤ 1. ‏ㅤРАБОТА С ДАННЫМИ 4
ГЛАВА ‏ㅤ 2. ‏ㅤАНАЛИЗ ДАННЫХ 7
ГЛАВА ‏ㅤ 3. ‏ㅤ ПРИМЕНЕНИЕ MS EXCEL ДЛЯ РЕШЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ 10
СПИСОК ‏ㅤ ЛИТЕРАТУРЫ 13

ВВЕДЕНИЕ

Первые электронные вычислительные машины были предназначены для выполнения сложных и громоздких вычислений. Несмотря на то, что компьютеры следующих поколений обрабатывали не только числовые, но и текстовые, графические, звуковые и другие данные, именно обработка числовых данных была и остается одним из основных назначений компьютеров.
Программы, предназначенные для обработки числовых данных, называются системами обработки числовых данных, которые относятся к прикладному программному обеспечению.
Электронные таблицы (или табличные процессоры) - это прикладные программы, предназначенные для проведения табличных расчетов. Появление электронных таблиц исторически совпадает с началом распространения персональных компьютеров. Первая программа для работы с электронными таблицами — табличный процессор, была создана в 1979 году, предназначалась для компьютеров типа Apple II и называлась VisiCalc. В 1982 году появляется знаменитый табличный процессор Lotus 1-2-3, предназначенный для IBM PC. Lotus объединял в себе вычислительные возможности электронных таблиц, деловую графику и функции реляционной СУБД. Одним из самых популярных табличных процессоров сегодня является MS Excel, входящий в состав пакета Microsoft Office [1].
Электронные таблицы Microsoft Excel созданы для обеспечения удобства работы пользователя с таблицами данных, которые преимущественно содержат числовые значения. С помощью электронных таблиц можно получать точные результаты без выполнения ручных расчётов, к тому же встроенные функции позволяют быстрее решать достаточно сложные задачи. В прямоугольных таблицах часто хранят упорядоченные данные и используют для наглядного представления как чисел, так и текстовой информации в различных отраслях профессиональной деятельности человека. До появления компьютеров использовали таблицы, которые имели вид разграфленных листов или картотеки.
ГЛАВА ‏ㅤ 1. ‏ㅤРАБОТА С ДАННЫМИ

В состав Microsoft Excel входит набор средств анализа данных (так называемый пакет анализа), предназначенный для решения сложных статистических и инженерных задач. Для проведения анализа данных с помощью этих инструментов следует указать входные данные и выбрать параметры; анализ будет проведен с помощью подходящей статистической или инженерной макрофункции, а результат будет помещен в выходной диапазон. Другие средства позволяют представить результаты анализа в графическом виде.
Графические изображения используются, прежде всего, для наглядного представления статистических данных, благодаря ним существенно облегчается их восприятие и понимание. Существенна их роль и тогда, когда речь идет о контроле полноты и достоверности исходного статистического материала, используемого для обработки и анализа.
Статистические данные приводятся в виде длинных и сложных статистических таблиц, поэтому бывает весьма трудно обнаружить в них имеющиеся неточности и ошибки.
В процессе анализа данных, как правило, присутствуют следующие основные этапы:
1. Ввод данных
Введенные данные обычно отражаются в форме электронной таблицы или матрицы данных, где столбцы представляют различные переменные (например, рост, вес), а строки - измерение значений этих переменных, произведенные в различных условиях, в различное время, у различных объектов и т.п.
2. Преобразование данных
Данные в электронной таблице можно просмотреть и скорректировать методами ручного редактирования или же полуавтоматического преобразования к виду, адекватному выбранному методу анализа. Здесь может быть использован широкий набор алгебраических, матричных, структурных преобразований, а также комбинирование этих операций в требуемой последовательности.
3. Визуализация данных
На данные обязательно следует просто посмотреть, чтобы составить общее (в том числе и интуитивное) представление о характере их изменения, специфических особенностях и закономерностях, что очень важно при выборе стратегии и тактики дальнейшего анализа. Для этого можно использовать как исходное числовое представление, так и различные формы графического изображения.
4. Статистический анализ
Собственно выбор метода, анализ данных и интерпретация результатов.
5. Представление результатов
Для наглядности производимых выводов полученные результаты желательно представлять в виде адекватных, убедительных и эффектных графиков.
Для успешного применения процедур анализа необходимы начальные знания в области статистических и инженерных расчетов, для которых эти инструменты были разработаны
Минимальным элементом электронной таблицы, с которым можно выполнять те или иные операции, является клетка таблицы, которая называется ячейкой. Именно в ячейках хранятся данные различных типов, перечисленные ранее. Каждая ячейка имеет уникальный адрес, который включает в себя номер столбца и строки, на пересечении которых располагается ячейка. Нумерация столбцов обычно осуществляется с помощью латинских букв. Так как букв всего 26, а столбцов значительно больше, начиная с 27-го столбца в нумерации используются две буквы, начиная с AA: AA, AB, ..., AZ, BA, BB, BC и т.п. Нумерация строк ведется десятичными числами, начиная с единицы. Таким образом, возможны адреса ячеек B2, C265, AD11 и т.д.
Следующий объект таблицы – диапазон ячеек. Он может представлять идущие подряд ячейки строки или столбца или же диапазон ячеек может быть прямоугольной областью. При задании диапазона указывают его начальную (левую верхнюю) и конечную (правую нижнюю) ячейки, разделенные двоеточием. Наибольший диапазон представляет вся таблица, наименьший – ячейка. Примеры диапазонов – A1:A100; B12:AZ12; B2:K40 [2].
Возможность использования формул и функций является одним из важнейших свойств программы обработки электронных таблиц. Это, в частности, позволяет проводить статистический анализ числовых значений в таблице.
Текст формулы, которая вводится в ячейку таблицы, должен начинаться со знака равенства (=), чтобы программа Excel могла отличить формулу от текста. После знака равенства в ячейку записывается математическое выражение, содержащее аргументы, арифметические операции и функции.
В качества аргументов в формуле обычно используются числа и адреса ячеек. Для обозначения арифметических операций могут использоваться следующие символы: + (сложение); - (вычитание); * (умножение); / (деление).
Формула может содержать ссылки на ячейки, которые расположены на другом рабочем листе или даже в таблице другого файла. Однажды введенная формула может быть в любое время модифицирована. Встроенный Менеджер формул помогает пользователю найти ошибку или неправильную ссылку в большой таблице.
Кроме этого, программа Excel позволяет работать со сложными формулами, содержащими несколько операций. Для наглядности можно включить текстовый режим, тогда программа Excel будет выводить в ячейку не результат вычисления формулы, а собственно формулу.
Программа Excel интерпретирует вводимые данные либо как текст (выравнивается по левому краю), либо как числовое значение (выравнивается по правому краю). Для ввода формулы необходимо ввести алгебраическое выражение, которому должен предшествовать знак равенства (=). [3]
Ввод формул можно существенно упростить, используя маленький трюк. После ввода знака равенства следует просто щелкнуть мышью по первой ячейке, затем ввести операцию деления и щелкнуть по второй ячейке.
ГЛАВА ‏ㅤ 2. ‏ㅤАНАЛИЗ ДАННЫХ

Для удобства вычислений в табличные процессоры встроены функции различных категорий, а именно: математические, статистические, финансовые, функции даты и времени, логические и другие. Мастер функций (рис.1) облегчает и ускоряет ввод формул, позволяет выбрать нужную функцию и, заполнив ее параметры, получить результат сразу в диалоговом окне.
Например, пусть требуется решить в MS Excel следующую финансовую задачу: "Через сколько лет ежеквартальные вклады размером 160 тыс. руб. принесут доход в 10 млн руб. при ставке процента 13,5% годовых? Процент начисляется по полугодиям". Для решения этой задачи применяется финансовая функция КПЕР, диалоговое окно которой с заполненными полями и результатом вычисления приведено на рисунке 1.
Рисунок 1. Аргументы финансовой функции КПЕР
В современных табличных процессорах существуют возможности построения различных типов двумерных и трехмерных диаграмм, позволяющих представлять числовые данные в наиболее понятном для целевой аудитории графическом виде. Диаграммы используются для облегчения восприятия больших объемов данных и взаимосвязей между различными рядами данных. Количество типов диаграмм, которые можно построить, зависит от конкретного приложения и его версии.
Сводные таблицы (рис.2), реализованные в большинстве табличных процессоров, организуют данные с целью эффективного использования, обобщают данные электронной таблицы, предоставляя возможность сравнивать, обнаруживать закономерности и соотношения, анализировать тенденции. Скрывая или отображая отдельные группы данных сводной таблицы, меняя местами строки и столбцы, удобно анализировать большие таблицы. Для наглядности на основе сводной таблицы можно строить сводные диаграммы разных типов.
Рисунок 2. Пример сводной таблицы
В электронных таблицах предусмотрена возможность работы с большими массивами, организованными в списки (табличные базы данных). При обработке достаточно больших объемов информации особенно видны преимущества такого типа организации данных. Заполнение таблиц, по аналогии с базами данных, осуществляется через экранную форму. Кроме того, реализована защита данных, сортировка по нескольким ключам, фильтрация данных.
В дополнение к использованию табличных баз все современные программы работы с электронными таблицами включают средства обработки внешних баз данных, созданных, например, в формате dBase, позволяя конструировать и обрабатывать запросы к базе данных.
Оптимизационные модели широко используются в экономике и технике. Для эффективного моделирования различных ситуаций в электронных таблицах присутствуют следующие специальные средства:
подбор параметров,
прогноз поведения моделируемой системы,
анализ зависимостей,
планирование.
Для автоматизации выполнения часто повторяемых действий можно воспользоваться встроенным языком макропрограммирования. Применение макрокоманд позволяет упростить работу с табличным процессором и расширить список его возможностей. При помощи процедур можно определять собственные функции, увеличив таким образом набор стандартных функций, предоставляемый системой.
Самый простой макрос – это записанная последовательность нажатия клавиш, перемещений и щелчков кнопками мыши. Инструментальное средство Macrorecorder (Макрорекордер) отслеживает действия пользователя, выполняемые при помощи команд меню или клавиатурных эквивалентов ("горячих" клавиш), генерирует и записывает соответствующие макрокоманды до тех пор, пока пользователь не остановит процесс записи. В результате создается программа (макрос), выполнение которой дает тот же эффект, что и выполненные действия. Последовательность действий может быть воспроизведена, как магнитофонная запись. Это позволяет автоматизировать процессы обработки данных, проводимые командами меню, неоднократно выполняя записанную программу. Ее можно обработать и изменить, добавив стандартные макрокоманды и макрофункции. Для использования макрорекордера не требуется никаких знаний по программированию. При помощи макрорекордера удобно создавать макросы, которые автоматизируют рутинные операции: форматирование таблиц, создание диаграмм и сводных таблиц, работу со списками данных и т.д. [4]
ГЛАВА ‏ㅤ 3. ‏ㅤ ПРИМЕНЕНИЕ MS EXCEL ДЛЯ РЕШЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ ЗАДАЧ

Решение задач математической статистики обусловливает существенный объем вычислений, связанный с численной реализацией необходимого вычислительного алгоритма и графической интерпретацией результатов решения.
Для каждой из рассматриваемых задач математической статистики кроме теоретических положений даются фрагменты документов MS Excel, реализующих алгоритмы решения задачи. При этом алгоритм решения может быть реализован путем программирования необходимых выражений в ячейках электронной таблицы или путем обращения к стандартным функциям или модулям MS Excel.
При описании той или иной функции в качестве формальных параметров используются имена переменных При обращении к функции в качестве фактических параметров могут использоваться константы, адреса ячеек, диапазоны адресов и арифметические выражения. Например, описание функции для вычисления среднего арифметического значения (выборочного среднего) имеет вид:
СРЗНАЧ( x1, x2 ;…; xm)
где x1, x2, xm – формальные параметры, число которых не превышает 30 (m ≤ 30 ). Для вычисления среднего значения величин, находящихся в ячейках B3, B4, B5, B6, C3, C4, C5, C6, обращение к функции в соответствующей ячейке имеет вид:
=СРЗНАЧ(B3:B6; С3:C6),
т.е. в качестве фактических параметров используются два диапазона ячеек.
Так как в запрограммированной ячейке выводится результат вычислений и не видно самого запрограммированного выражения, то в некоторых случаях рядом с результатом приводится ( в другой ячейке) запрограммированное выражение (своеобразный комментарий к выполняемым вычислениям).
В случаях, когда не очевидно, к какой ячейке относится приводимое выражение, используется стрелка, указывающая на нужную ячейку [5].
Кроме того программа обработки электронных таблиц MicrosoftExcel предоставляет огромные возможности для автоматического построения различных видов графических изображений статистических данных.
Статистическая диаграмма- это особый способ наглядного представления и изложения с помощью геометрических знаков и других графических средств статистической информации с целью её обобщения и анализа. Основным и наиболее важным свойством статистических диаграмм является их наглядность. Непосредственная наглядность статистических диаграмм делает их более выразительными и наглядными. [6]
При анализе статистических данных диаграммы могут использоваться для решения таких задач:
Отображать распределение единиц статистической совокупности по значениям или разновидностям исследуемого признака;
Характеризовать развитие изучаемых явлений во времени, их общую тенденцию развития, сезонность колебаний, абсолютную и относительную скорость их развития и изменения;
Сравнивать размеры различных явлений, их разных частей, а также тенденцию их развития и изменения во времени и пространстве;
Выявлять структуру изучаемых явлений и её изменения, т.е. структурные сдвиги;
Устанавливать взаимозависимость между явлениями или их признаками, а также степень тесноты существующей между ними связи;
Отображать степень распространения изучаемых явлений по той или иной территории и интенсивности этого распространения.
Статистические диаграммы являются очень ценным средством при проведении разного рода сравнений статистических данных.
Графические изображения статистических данных осуществляются в основном посредством геометрических плоскостных знаков- точек, линий, плоскостей, фигур, различного сочетания и их расположения. Графические изображения, как плоскостные, так и объёмные, бывают разнообразными, но почти каждое из них состоит из одних и тех, же основных элементов: поле диаграммы, графического образа, пространственных и масштабных ориентиров, экспликации диаграммы.
СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

Материалы сайта: https://www.intuit.ru/studies/professional_skill_improvements/10487/courses/874/lecture/14301Андрусенко Н.Е., Использование стандартных функций Excel для поиска и связи данных в таблице//информатика и образование.-2003.-№11.-с.7-12.
Сидоров М.Г., Обработка данных в Excel //информатика и образование.-2000.-№6.-с. 25-36.
Материалы лекций: https://www.intuit.ru/studies/professional_skill_improvements/10487/courses/874/lecture/14301?page=3Воскобойников Ю.Е., Тимошенко Е.И. Математическая статистика с примерами в Excel: Учебное пособие. - Новосибирск: Изд.НГАСУ, 2006. - 154 с.
Андрусенко Н.Е., Использование стандартных функций Excel для поиска и связи данных в таблице//информатика и образование.-2003.-№11.-с.7-12.