SAS系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析三維圖形

1、第二十二課 三維圖形SAS系統(tǒng)除了可以繪制二維平面圖形外，還可以繪制三維立體圖形。使用PROC G3D過程能對在PLOT或SCATTER語句中指定的變量值繪制三維圖形。PROC G3D過程產(chǎn)生的三維圖形分為兩種：三維曲面圖和三維散布圖。三維曲面圖是通過在PLOT語句中指定三個圖形變量來產(chǎn)生，三維散布圖是在SCATTER語句中必需指定三個圖形變量才能產(chǎn)生，同樣還可以對三維散布圖進行大小、形狀、顏色的修改。一、 PROC G3D過程說明PROC G3D過程產(chǎn)生三維高分辨率立體圖形，一般由下列語句控制：Proc G3D DATA=數(shù)據(jù)集 ;PLOT Y*X=Z </選項>SCATTER

2、Y*X=Z </選項>TITLEn 字符串;FOOTNOTEn 字符串;By 變量列表 ;Run ;在PROC G3D過程中至少要有一條PLOT或SCATTER語句，如果兩條語句同時存在，將在一頁中產(chǎn)生一個三維曲面圖，下一頁中產(chǎn)生一個三維散布圖。語句中的Y*X=Z指定三個圖形變量X、Y、Z，三維空間中的圖形點由三個變量的值共同決定，X和Y為水平變量，Z為垂直變量。PLOT語句是將X、Y、Z三個變量值確定的空間圖形點相互連成曲面，而SCATTER語句是將X、Y、Z三個變量值確定的空間圖形點用符號表示或畫出圖形點向XY平面的垂直線（采用NEEDLE選項）。一個PROC G3D過程中可以

3、有多條SCATTER語句。1. PLOT語句的選項用在PLOT語句中的選項按功能可以分為三類：外觀選項、軸選項和描述性選項。主要選項如下：l ROTATE=角度列表指定三維圖形Z軸的一個或多個旋轉(zhuǎn)角度，缺省值為70度。如果有多個旋轉(zhuǎn)角度，將畫出對應(yīng)多個不同旋轉(zhuǎn)角度的三維圖形。l TILT=角度列表指定三維圖形Y軸的一個或多個傾斜角度，缺省值為70度。如果有多個傾斜角度，將畫出對應(yīng)多個不同傾斜角度的三維圖形。l GRID在所有坐標(biāo)軸的每一個刻度線上畫出網(wǎng)格線。l SIDE在三維曲面圖形中畫出側(cè)面墻。l XTICKNUM=n YTICKNUM=n ZTICKNUM=n指定X、Y、Z坐標(biāo)軸上的刻度線

4、數(shù)目n，缺省值為4。l ZMAX=最大數(shù)字值 ZMIN=最小數(shù)字值設(shè)定Z軸上最大的數(shù)字值和最小的數(shù)字值，超出了最大值和最小值的Z變量值部分將被省略。還有設(shè)置圖形各個對象顏色的選項，如CBOTTOM、CTOP、CTEXT、CAXIS選項，分別指定頂部、底部、文本和所有軸的顏色。其他還有NOAXES選項表示不畫出坐標(biāo)軸，NOLABEL選項表示不顯示軸的刻度值和軸標(biāo)簽。2. SCATTER語句的選項SCATTER語句包含上面PLOT語句的這些選項，還有自己的一些常用選項：l NONEEDLE不畫出圖形點向XY平面的垂直線。l SHAPE=符號名指定符號名或字符變量名。符號用于顯示散布圖的圖形點的形狀

5、，有BALLOON 、DIAMOND 、PRISM 、CLUB 、FLAG 、PYRAMID、CROSS 、HEART、SPADE 、CUBE 、PILLAR 、SQUARE、CYLINDER 、POINT 、STAR。l SIZE=大小值指定圖形點符號的大小值。l COLOR=顏色名指定圖形點符號的顏色。二、 曲面圖 例如，在前面我們用GCONTOUR過程繪制了表達式Z=2+7X-X2+9Y-Y2二維平面的利潤等值線圖，現(xiàn)在，我們可以用PROC G3D過程的PLOT語句畫出三維立體的利潤曲面圖。我們?nèi)匀徊捎孟嗤臄?shù)據(jù)集STUDY.PROFIT來繪制。程序如下：Goptions reset=g

6、lobal gunit=pct cback=white borderhtitle=6 htext=3 ftext=swissb colors=(back) ;Libname Study "d:sasdatamydir" ;Proc g3d data=fit ;Plot y*x=z / rotate=160 tilt=80ctop=black caxis=black cbottom=blackgridzmax=34 zmin=-16xticknum=10 yticknum=10 zticknum=11;Title 'Profit Surface

7、9; ;Run ;二維等利潤線所構(gòu)成的一圈圈大小值不同的同心橢圓，是由三維利潤曲面中相同的Z值點在XY平面投影所構(gòu)成的。圖形中顯示的曲面形狀與公式的吻合程度， 與STUDY.PROFIT數(shù)據(jù)集中的觀測條數(shù)有關(guān)，如果我們在STUDY.PROFIT數(shù)據(jù)集中生成的X、Y、Z數(shù)據(jù)點數(shù)越多，吻合程度越高。ROTATE和TILT選項指定三維立體圖形的觀察角度，Z軸的旋轉(zhuǎn)角度為160度，Y軸的傾斜角度為80度。CTOP、CAXIS和CBOTTOM選項的參數(shù)值都定義為黑色BLACK，是由于我們在黑白印刷時只能看到黑色，用戶實際使用時可以改為其他彩色顏色。GRID選項的選用，將使圖形中的XY平面出現(xiàn)按主刻度劃分

8、的網(wǎng)格線，Y軸的墻面上也將出現(xiàn)按主刻度劃分的網(wǎng)格線。通過對ZMAX、ZMIN選項的參數(shù)設(shè)定，可以控制三維圖形的觀察區(qū)間。XTICKNUM、YTICKNUM、YTICKNUM選項，用于設(shè)定X軸、Y軸、Z軸的主刻度線的條數(shù)。程序的運行結(jié)果顯示在GRAPH窗口中，如圖22.1所示。圖22.1 用PROC G3D過程的PLOT語句訂制的曲面圖下面我們再給出一個畫二維正態(tài)分布的聯(lián)合密度函數(shù)的圖形。二維連續(xù)型隨機向量（X，Y）的聯(lián)合密度函數(shù)為：其中，1和2為X和Y的均值，1和2為X和Y的方差，為X和Y的相關(guān)系數(shù)，絕對值小于1。為簡單起見，我們設(shè)1和2為0，1和2為1，相關(guān)系數(shù)為0.5。程序如下：Gopti

9、ons reset=global gunit=pct cback=white border htitle=6 htext=3 ftext=swissb colors=(back);libname study "d:sasdatamydir"data study.normal3d; format z 5.1; do x=-3 to 3 by 0.05; do y=-3 to 3 by 0.05;Z=1/(2*3.14*SQRT(1-0.5*2)*EXP(-1/(2*(1-0.5*2)*(X*2-2*0.5*X*Y+Y*2); output; end; end;proc g3d

10、 data=study.normal3d ; plot y*x=z /rotate=160 ctop=red caxis=black cbottom=blue tilt=65 grid xticknum=10 yticknum=10 zticknum=10 zmax=0.2 zmin=0; title '3D Normal Distribution ' ; title2 'Ex=0,Ey=0,Dx=1,Dy=1,Pxy=0.5'run;程序的運行結(jié)果顯示在GRAPH窗口中，如圖22.2所示。圖22.2 用PROC G3D過程的PLOT語句訂制的二維正態(tài)分布的聯(lián)合

11、密度函數(shù)的圖形三、 氣泡圖用PROC G3D過程的SCATTER語句繪制的三維散布圖，與用PROC GPLOT過程的PLOT語句繪制的二維散布圖相比，三維散布圖能表現(xiàn)三個變量X、Y、Z在三維空間中的關(guān)系和趨勢，而二維散布圖只能表現(xiàn)二個變量X、Y在二維平面上的關(guān)系和趨勢。下面，我們以上證指數(shù)中的日期DATE、成交量VOLUME、收盤價CLOSE三個關(guān)鍵變量的值來繪制三維散布圖，我們把圖形點符號用小氣泡表示，也可稱為氣泡圖。程序如下：Goptions reset=global gunit=pct cback=white borderhtitle=6 htext=3 ftext=swissb col

12、ors=(back) ;Libname Study "d:sasdatamydir" ;Proc g3d data=study.indexsh ;Scatter volume*date=close /shape= 'balloon' noneedle size=1rotate=70 tilt=80color='black' caxis=blackzmax=2100 zmin=100 zticknum=11 xticknum=7 yticknum=7 ;Title1 'Shanghai StockIndex Balloon' ;

13、Title2 ' 1990.12.21-2000.01.07' ;Run ;程序說明：數(shù)據(jù)集STUDY.INDEXSH中存放的是上證指數(shù)周線數(shù)據(jù)，成交量VOLUME和日期DATE作為X、Y軸，收盤價CLOSE作為Z軸。選項shape= 'balloon'指定數(shù)據(jù)點的圖形符號為氣泡，選項noneedle表示不向XY平面作垂直線，選項size=1表示圖形符號的大小尺寸為1個單位。程序的運行結(jié)果顯示在GRAPH窗口中，如圖22.3所示。圖22.3 上證指數(shù)氣泡圖第二十三課 上證指數(shù)氣泡圖是一種新的研判行情的技術(shù)分析方法。可以通過研究氣泡群與脫離群體的個體氣泡之間的關(guān)系

14、，以及氣泡群的形成過程和移動方向、規(guī)律等，來研判大勢的風(fēng)向和風(fēng)險程度。編輯統(tǒng)計圖形一、 圖形編輯窗口提交的圖形過程如果沒有語法錯誤將產(chǎn)生高分辨圖形，并自動輸出在GRAPH窗口中。圖形在GRAPH窗口生成以后，為了進一步探查和分析數(shù)據(jù)或增強視覺效果，需要在圖形編輯窗口編輯所生成的圖形。我們也可以從下拉菜單Globals中選擇Graph命令調(diào)出GRAPH窗口，窗口的名稱自動被設(shè)為GRAPH1，如圖23.4所示。如果當(dāng)前圖形過程產(chǎn)生了圖形，將在GRAPH1窗口顯示此圖形，如果還沒有產(chǎn)生圖形，在GRAPH1窗口將顯示空白。GRAPH窗口與其他WINDOWS窗口一樣，可以放大窗口、縮小窗口和改變窗口的長

15、寬。圖23.4 圖形編輯窗口從命令框中直接鍵入命令GRAPH14也可以調(diào)出GRAPH窗口。如果沒有指定存放圖形的圖形目錄，默認圖形目錄為WORK.GSEG。如果圖形名沒有指定，在圖形GRAPH窗口，將顯示指定目錄中最后一個使用的圖形。圖形文件的后綴被SAS系統(tǒng)默認為.GRSEG?？梢灾苯渔I入GRAPH命令調(diào)出圖形管理器Graph Manager窗口來指定4個GRAPH窗口對應(yīng)的圖形目錄。SAS系統(tǒng)的圖形文件名的結(jié)構(gòu)如下所示：<庫名.> 目錄名 < .圖形名> < .GRSEG> ;例如，有一個圖形文件的全稱為，Glib為庫名，mygraphs為目錄名，gab

16、c為圖形名，grseg為后綴名。二、 編輯圖形我們以PROC G3D過程產(chǎn)生的上證指數(shù)氣泡圖為例來說明編輯一個圖形的基本操作步驟。步驟如下：1. 選擇一個對象SAS軟件的高分辨率圖形過程在GRAPH窗口輸出圖形后，可選擇工具欄上EDIT按鈕（一個彩色按鈕），或選擇Edit/Edit graph菜單命令，進入圖形編輯狀態(tài)。圖形編輯窗口中的最左邊有8個編輯工具，工具欄上的彩色按鈕變成屬性按鈕，同時窗口中還出現(xiàn)一個可修改的屬性對話框。剛開始進入圖形編輯窗口時，編輯工具中的第一個選擇對象按鈕處于被選中狀態(tài)，此時在圖形中移動MOUSE到所要編輯的地方，然后單擊MOUSE左鍵選中一個編輯對象，或按住左鍵不

17、放拖動MOUSE再放開左鍵選中一組編輯對象。如圖23.5所示。圖23.5 圖形編輯狀態(tài)2. 改變一個對象的屬性和值選中圖形中的編輯對象后，屬性對話框中的填充顏色Fill Color屬性、線條類型Line Style 屬性和線條寬度Width屬性的值，都是對應(yīng)于當(dāng)前選中對象的各屬性值，改變選中對象，這些屬性值都可能發(fā)生變化。對于要改變填充顏色Fill Color屬性的值，可以使用屬性對話框右邊的圓形調(diào)色盤，只要用MOUSE單擊所需要的顏色即可。對于其他屬性值的修改，可以直接鍵入相應(yīng)的修改值。選擇屬性對話框中的Apply按鈕，可以將修改后的屬性值應(yīng)用于選中的對象，保持屬性對話框可繼續(xù)修改屬性值，選

18、擇Cancel按鈕不修改屬性值且退出屬性對話框，選擇End按鈕修改屬性值且退出屬性對話框。如果要重新調(diào)出屬性對話框，單擊工具欄上的屬性按鈕即可。3. 編輯一個對象對選中的對象可以進行各種編輯操作，主要的編輯操作如下：l 刪除對象用MOUSE單擊菜單工具欄上的刪除Delete按鈕來刪除。l 復(fù)制對象先單擊Copy復(fù)制按鈕，再單擊Paste粘貼按鈕將出現(xiàn)一個與原選中對象大小相同的方框，將此方框移到圖形中的某目的地，單擊確認完成復(fù)制操作。l 移動對象先將MOUSE的箭頭指向選擇對象方框的邊線，按住MOUSE的左鍵不放，然后移動到目的地再放開左鍵。l 放大或縮小對象先將MOUSE的箭頭指向選擇對象方框

19、的頂角，按住MOUSE的左鍵不放，然后向方框外移動或向方框內(nèi)移動到所需的對象大小，再放開左鍵。4. 添加輔助對象可以使用圖形編輯窗口中最左邊的一列編輯工具按鈕來添加對象。一般操作方法是先單擊所要使用的工具，然后再進行以后相應(yīng)的進一步的操作。編輯工具箱中的工具按鈕有：l Select工具用于選擇一個或一組對象。操作為：單擊或拖放MOUSE。l Text工具用于輸入文本。操作為：先單擊MOUSE確定文本的起始位置，然后輸入文本。l Line工具用于畫直線。操作為：先單擊MOUSE確定線段的起始點，然后移動MOUSE到線段的結(jié)束點單擊。l Rectangle工具用于畫矩形。操作為：先單擊MOUSE確

20、定矩形的一個頂點，然后移動MOUSE到矩形的另一個對角頂點單擊。l Ellipse工具用于畫橢圓。操作為：先單擊MOUSE確定橢圓的中心點，然后移動MOUSE到橢圓的邊界單擊或拖放。l Polygon工具用于畫多邊形。操作為：先單擊MOUSE確定多邊形的起始點，然后移動MOUSE不斷單擊，確定依次的其他頂點，最后再單擊一下Polygon工具按鈕。l Polyline工具用于畫多邊線。操作同Polygon工具。l Zoom工具用于縮放圖形。操作為：拖放MOUSE，則選中的區(qū)域被放大，然后單擊Zoom工具按鈕，再單擊一下放大的圖形區(qū)域，則圖形還原成原來大小。圖23.6所示的是我們經(jīng)過編輯后的圖形。

21、圖23.6 用GPLOT過程訂制的價格和成交量圖并經(jīng)過編輯處理5. 放大或縮小圖形的顯示選擇View/Zoom/Zoom in菜單命令，可以放大當(dāng)前正在編輯的圖形；選擇View/Zoom/Zoom out菜單命令，可以縮小當(dāng)前正在編輯的圖形；選擇View/Zoom/Entire graph菜單命令，還原圖形大小。有時我們需要把編輯好的圖形COPY到WORD文檔中去，常用的操作步驟如下：l 選擇View/Zoom/Zoom out菜單命令，縮小圖形。l 選擇Locals/Select/all菜單命令，選中整個圖形。l 單擊菜單工具欄上的Copy按鈕。l 打開WORD文檔，確定插入點，單擊常用工具

22、欄上的Paste按鈕。三、 輸入輸出圖形1. 存儲圖形為了能以后顯示圖形過程產(chǎn)生的圖形或經(jīng)過編輯的圖形，需要將圖形放入一個永久性的SAS數(shù)據(jù)庫的圖形目錄里，用LIBNAME語句先指定永久性庫。例如，我們先用WINDOWS的資源管理器創(chuàng)建一個文件夾：D:SASDATAMYGRAPHS，然后在生成圖形之前，提交下述LIBNAME語句，以便指定庫標(biāo)記GLIB對應(yīng)于路經(jīng)d:sasdatamydir。Libname glib d:sasdatamydir ;對生成的圖形的保存方法主要有兩種：第一種，由圖形過程中的選項指定輸出圖形保存的庫名、目錄名和圖形名；第二種，對在GRAPH窗口輸出的圖形用菜單命令保

23、存。2. 程序中保存圖形首先要增加圖形過程的PROC語句中的GOUT選項，用于指定輸出圖形的目錄，如GOUT=給出的永久性目錄，需要規(guī)定一個庫標(biāo)記和一個目錄名。例如，下述PROC G3D語句將在GLIB.MYGRAPHS目錄中存儲圖形。Proc g3d data=study.indexsh gout=glib.mygraphs ;然后在PROC G3D中用SCATTER語句的NAME=選項來命名輸出圖形文件的名稱。例如，下述SCATTER語句生成一個圖形并命名為GABC：Scatter volume*date=close /name=gabc ;如果我們用這個名字生成的圖形不止一個，新圖形將添

24、加到這個目錄里，且名字中的序號將被增加，如GABC1、GABC2，而老名字不被替換。3. 菜單命令保存圖形如果對圖形過程輸出的圖形進行了一定的圖形編輯操作，那就需要用菜單命令來保存編輯后的圖形。最簡單的保存方法是單擊菜單工具欄上的Save按鈕，將按原來的圖形文件名保存，但原來的圖形文件被覆蓋了。也可以選擇File/Save as/Graph菜單命令或File/Save as/Image菜單命令來保存圖形，此時可以修改圖形保存的位置和圖形名，如可以修改庫名Library、目錄名Catalog、Graph或Image圖形名。另外，還可以選擇File/Export菜單命令輸出圖形，將當(dāng)前的圖形按其他外部圖形文件格式保存，如可以保存為*.bmp 、*.jpg 、*