精确数据分析与统计规律研究的计算机实现

张协伟

摘 要：计算机技术在当前的数据分析工作中发挥着重要作用，为了达到精准分析的工作目的，分析者必须要将正确的分析方法找出，同时还要对统计规律进行掌握。基于数据构成的复杂性，如果仅仅依靠人力进行计算与分析，很难在较短的时间范围之中获取精准数据研究结果，而應用计算机不仅仅可以提升计算速度，还能够使计算结果以更为主观化的形式被展现，本文对计算机在统计规律与数据分析工作中的作用进行分析。

关键词：精确数据分析；统计规律；计算机

计算机技术在我国的很多行业发展中都起到了关键的辅助推动作用，在开展科研工作时，常常存在分析大量数据的工作需要，不仅需要保证分析工作的精准度，同时还要保障数据工作的速度，避免延误研究时间，在分析工作中需要把握数据之间存在的规律。随着计算机技术的不断渗入，人们已经逐渐摒弃了原来的机械化分析方法，而选择借助计算机程序来完成各种分析工作，本文以单摆运动的重力加速度分析工作为例，对计算机的应用途径进行分析。

1 数据分析工作概述

计算机这种现代化设具有的功能越来越多，除了辅助现代人的常规工作，还能帮助科研人员对大量的数据进行分析，在将大批量的数据添加到计算机中之后，程序可以之间对杂乱的数据进行整理与调整，将其编入到程序之中为后续的数据分析工作进进行预先准备，在分析过程中，系统还会自动获取一些存在于数据之间的关系，进而辅助理论性的科研活动顺利进行。

数据分析属于具体化的研究工作，本文将其放置在实际的案例之中验证其应用效果。在确定现代船只的装载情况时，需要先获取其吃水数据，根据船只的实际情况对其纵倾值、平均吃水情况、排水量等数据进行采集，选用当前大多数船厂应用的计算方法，在计算时需要应用以下公式：

在计算机程序之中数据分析工作的开展速度比较快，在装载情况分析工作之中，可以将其他元素带去的比较小的误差忽略，对最终获取的多种数据进行进一步修正。

在求得船只的排水量数据之后，可以对原有的吃水状态数据进行修改，将其再次编入到计算机系统之中，在借助可靠的分析软件，获取船只相关数据信息，进而对船只装载方案进行修改。

2 统计规律分析

计算机还能帮助工作人员统计相应的规律，规律可以帮助人们更好地对客观事物进行利用，然而查找规律与验证规律的工作却是非常艰难的。分析数据这项工作的最终目的也是找出数据之间存有的规律。查找规律的主要难点在于规律自身具有的不确定性，仅仅只凭借较少的计算是难以确定可靠的数据规律的，为了节省计算时间，大部分科研人员都会选用计算机来完成工作量极大的计算任务，降低规律查找工作的难度。

为了对计算机查找规律的优势进行展现，现给出一个数据分析案例，计算机程序可以自行处理一些规律查找过程中的问题，规律查找过程如下：

下面以研究单摆运动误差规律来阐述统计规律在计算机的实现，在单摆研究重力加速度的实验中，每一次减小摆长的长度两厘米，测出在不同摆长情况下的摆动周期T，，并且计算加速度g 的值，测量十五次左右，记录所得数据。实验过程中存在误差，探索这些误差之间的关系与规律，需要在上述的实验基础上，将摆长的长度延长一米，紧接着测量摆动十个周期所需要的时间，该实验需要测量一百次。人工测量并且记录需要耗费大量的人力与物力。并且人工分析过程中很难避免误差，而且分析过程每一次都不同，这对于后续的研究工作造成繁琐的麻烦，因此，用计算机代替人来完成这个工作已经是形式所需。下文将举例应用计算机来处理这些问题。在单摆研究重力加速度的试验中，用 matlab语言进行统计规律研究周期的误差分析，下面提供相应程序的部分程序。

部分程序的内容如下：

A =[20.14，19.76，20.25，20 .26，20 .30，19.74，20 .30，20 .31，19.56 ，20.47， ....20.13，20 .37，20 .05，20 .27，20.09，19.96 ，19.94，20 .38，20.05 ，20.46]；

%定义数组

MAX =max（N）

MIN =min（N）

al =length（find（（N <19 ，465）&（N >19 .325）））；

a2 =length（find（（N <19 .605）&（N >19 .465）））；

a3 =length（find（（N <19 .745）&（N >19 .605）））；

a4 =length（find（（N <19 .885）&（N >19 .745）））；

a5 =length（find（（N <20 .025）&（N >19 .885）））；

a6 =length（find（（N <20 .165）&（N >20 .025）））；

a7 =length（find（（N <20 .305）&（N >20 .165）））；

a8 =length（find（（N <20 .445）&（N >20 .305）））；

a9 =length（find（（N <20 .585）&（N >20 .445）））；

a10 length （find （（N < 20 .735 ）&（N>20 .585）））；

%计算各区间频数

a =[ al a2 a3 a4 a5 a6 a7 a8 a9 alO] *统计频数值

E =mean（N）*计算均值

D =var（N）*计算方差

Q =std（N）*计算标准差histfit（N ，10）*绘制频数直方图

输入以上的程序后，执行以上的程序（*后的内容为注释，便于理解与阅读，在输入程序过程中不需要输入），运行的结果如图所示，由图分析可知误差的关系符合正态分布，测量的结果较为理想。由所得的数据可以计算得出，10周期统计结果为：

T'=19.9915±0，3078（S）

以上实验用了matlab语言，从而大大减轻的实验者的负担，如果以传统的方法，不仅在绘图上给予了实验者难度，还影响实验者更好的发现其中的规律。

恰当地处理科学研究数据，给出正确的分析处理结果，并对所得结果的可靠性作出确切的估计与评价，这是任何科学研究中必不可少的环节？。因此有关精确数据分析和误差统计规律研究的知识与方法是科技工作者所必备的基本技能。随着计算机技术的飞速发展，各种计算机软件与编程语言不断出现，使得快速、便捷且准确无误的数据分析与统计规律研究成为可能。同时，也使分析过程的可修改、可重复使用成为现实。

3 结束语

从本文对统计规律探求与数据分析工作的研究就可以看出计算机在这类研究工作之中的良好运用效果，随着科研要求逐渐严格化，研究人员必须要不断地缩减数据分析工作需要花费的时间，在应用计算机来完成规律分析工作时，需要选择出合适的程序与分析软件，避免由于不良的分析行为而给实验人员带去过多的工作负担，尽量使实验人员的工作也能够以更为便利的方式开展。应用计算机之中的程序系统分析数据这项工作仍旧有待改进，研究人员还可以从规律查找时间以及数据分析的全面性方面对程序进行改进。

参考文献：

[1]姜浩. （2017）. 精确数据分析与统计规律研究的计算机实现. 信息通信（3）， 67-68.

[2]金明健. （2017）. 基于模糊查询的大数据分析处理系统的研究与实现. （Doctoral dissertation， 浙江大学）.

[3]苗世强， & 郑晓势. （2017）. 大数据下关联分析的研究与实现. 信息与电脑（17）.

[4]王泽奥， 吴斌， 吴心宇， & 张子兴. （2017）. 大规模多维网络数据分析框架的研究与实现. 计算机科学与探索， 11（12）， 1941-1952.