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(guò)程能對(duì)在PLOT或SCATTER語(yǔ)句中指定的變量值繪制三維圖形。PROC G3D過(guò)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(guò)在PLOT語(yǔ)句中指定三個(gè)圖形變量來(lái)產(chǎn)生，三維散布圖是在SCATTER語(yǔ)句中必需指定三個(gè)圖形變量才能產(chǎn)生，同樣還可以對(duì)三維散布圖進(jìn)行大小、形狀、顏色的修改。一、 PROC G3D過(guò)程說(shuō)明PROC G3D過(guò)程產(chǎn)生三維高分辨率立體圖形，一般由下列語(yǔ)句控制：Proc G3DDATA=數(shù)據(jù)集;PLOTY*X=Z </選項(xiàng)>SCATTER Y*X

2、=Z </選項(xiàng)>TITLEn字符串;FOOTNOTEn字符串;By 變量列表 ;Run ;在PROC G3D過(guò)程中至少要有一條PLOT或SCATTER語(yǔ)句，如果兩條語(yǔ)句同時(shí)存在，將在一頁(yè)中產(chǎn)生一個(gè)三維曲面圖，下一頁(yè)中產(chǎn)生一個(gè)三維散布圖。語(yǔ)句中的Y*X=Z指定三個(gè)圖形變量X、Y、Z，三維空間中的圖形點(diǎn)由三個(gè)變量的值共同決定，X和Y為水平變量，Z為垂直變量。PLOT語(yǔ)句是將X、Y、Z三個(gè)變量值確定的空間圖形點(diǎn)相互連成曲面，而SCATTER語(yǔ)句是將X、Y、Z三個(gè)變量值確定的空間圖形點(diǎn)用符號(hào)表示或畫(huà)出圖形點(diǎn)向XY平面的垂直線（采用NEEDLE選項(xiàng)）。一個(gè)PROC G3D過(guò)程中可以有多條SC

3、ATTER語(yǔ)句。1. PLOT語(yǔ)句的選項(xiàng)用在PLOT語(yǔ)句中的選項(xiàng)按功能可以分為三類(lèi)：外觀選項(xiàng)、軸選項(xiàng)和描述性選項(xiàng)。主要選項(xiàng)如下：l ROTATE=角度列表指定三維圖形Z軸的一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)角度，缺省值為70度。如果有多個(gè)旋轉(zhuǎn)角度，將畫(huà)出對(duì)應(yīng)多個(gè)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(gè)或多個(gè)傾斜角度，缺省值為70度。如果有多個(gè)傾斜角度，將畫(huà)出對(duì)應(yīng)多個(gè)不同傾斜角度的三維圖形。l GRID在所有坐標(biāo)軸的每一個(gè)刻度線上畫(huà)出網(wǎng)格線。l SIDE在三維曲面圖形中畫(huà)出側(cè)面墻。l XTICKNUM=n YTICKNUM=n ZTICKNUM=n指定X、Y、Z坐標(biāo)軸上的刻度線數(shù)目n，缺

4、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(gè)對(duì)象顏色的選項(xiàng)，如CBOTTOM、CTOP、CTEXT、CAXIS選項(xiàng)，分別指定頂部、底部、文本和所有軸的顏色。其他還有NOAXES選項(xiàng)表示不畫(huà)出坐標(biāo)軸，NOLABEL選項(xiàng)表示不顯示軸的刻度值和軸標(biāo)簽。2. SCATTER語(yǔ)句的選項(xiàng)SCATTER語(yǔ)句包含上面PLOT語(yǔ)句的這些選項(xiàng)，還有自己的一些常用選項(xiàng)：l NONEEDLE不畫(huà)出圖形點(diǎn)向XY平面的垂直線。l SHAPE=符號(hào)名指定符號(hào)名或字符變量名。符號(hào)用于顯示散布圖的圖形點(diǎn)的形狀，有BAL

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

6、 gunit=pct cback=white borderhtitle=6 htext=3 ftext=swissb colors=(back);LibnameStudy "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' ;Run ;

7、二維等利潤(rùn)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(rùn)曲面中相同的Z值點(diǎn)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(cè)條數(shù)有關(guān)，如果我們?cè)赟TUDY.PROFIT數(shù)據(jù)集中生成的X、Y、Z數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)越多，吻合程度越高。ROTATE和TILT選項(xiàng)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(xiàng)的參數(shù)值都定義為黑色BLACK，是由于我們?cè)诤诎子∷r(shí)只能看到黑色，用戶(hù)實(shí)際使用時(shí)可以改為其他彩色顏色。GRID選項(xiàng)的選用，將使圖形中的XY平面出現(xiàn)按主刻度劃分的網(wǎng)格線，Y軸的墻

8、面上也將出現(xiàn)按主刻度劃分的網(wǎng)格線。通過(guò)對(duì)ZMAX、ZMIN選項(xiàng)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(xiàng)，用于設(shè)定X軸、Y軸、Z軸的主刻度線的條數(shù)。程序的運(yùn)行結(jié)果顯示在GRAPH窗口中，如圖22.1所示。圖22.1 用PROC G3D過(guò)程的PLOT語(yǔ)句訂制的曲面圖下面我們?cè)俳o出一個(gè)畫(huà)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(jī)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(duì)值小于1。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們?cè)O(shè)1和2為0，1和2為1，相關(guān)系數(shù)為0.5。程序如下：Goptions reset

9、=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 data=stu

10、dy.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(yùn)行結(jié)果顯示在GRAPH窗口中，如圖22.2所示。圖22.2 用PROC G3D過(guò)程的PLOT語(yǔ)句訂制的二維正態(tài)分布的聯(lián)合密度函數(shù)的圖形三、

11、 氣泡圖用PROC G3D過(guò)程的SCATTER語(yǔ)句繪制的三維散布圖，與用PROC GPLOT過(guò)程的PLOT語(yǔ)句繪制的二維散布圖相比，三維散布圖能表現(xiàn)三個(gè)變量X、Y、Z在三維空間中的關(guān)系和趨勢(shì)，而二維散布圖只能表現(xiàn)二個(gè)變量X、Y在二維平面上的關(guān)系和趨勢(shì)。下面，我們以上證指數(shù)中的日期DATE、成交量VOLUME、收盤(pán)價(jià)CLOSE三個(gè)關(guān)鍵變量的值來(lái)繪制三維散布圖，我們把圖形點(diǎn)符號(hào)用小氣泡表示，也可稱(chēng)為氣泡圖。程序如下：Goptionsreset=global gunit=pct cback=white borderhtitle=6 htext=3 ftext=swissb colors=(back)

12、;LibnameStudy "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' ;Title2 ' 1

13、990.12.21-2000.01.07' ;Run ;程序說(shuō)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(pán)價(jià)CLOSE作為Z軸。選項(xiàng)shape= 'balloon'指定數(shù)據(jù)點(diǎn)的圖形符號(hào)為氣泡，選項(xiàng)noneedle表示不向XY平面作垂直線，選項(xiàng)size=1表示圖形符號(hào)的大小尺寸為1個(gè)單位。程序的運(yùn)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(guò)研究氣泡群與脫離群體的個(gè)體氣泡之間的關(guān)系，以及氣泡群的形成過(guò)程和移動(dòng)

14、方向、規(guī)律等，來(lái)研判大勢(shì)的風(fēng)向和風(fēng)險(xiǎn)程度。編輯統(tǒng)計(jì)圖形一、 圖形編輯窗口提交的圖形過(guò)程如果沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤將產(chǎn)生高分辨圖形，并自動(dòng)輸出在GRAPH窗口中。圖形在GRAPH窗口生成以后，為了進(jìn)一步探查和分析數(shù)據(jù)或增強(qiáng)視覺(jué)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(chēng)自動(dòng)被設(shè)為GRAPH1，如圖23.4所示。如果當(dāng)前圖形過(guò)程產(chǎn)生了圖形，將在GRAPH1窗口顯示此圖形，如果還沒(méi)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(zhǎng)寬。圖23.4 圖形編輯窗口

15、從命令框中直接鍵入命令GRAPH14也可以調(diào)出GRAPH窗口。如果沒(méi)有指定存放圖形的圖形目錄，默認(rèn)圖形目錄為WORK.GSEG。如果圖形名沒(méi)有指定，在圖形GRAPH窗口，將顯示指定目錄中最后一個(gè)使用的圖形。圖形文件的后綴被SAS系統(tǒng)默認(rèn)為.GRSEG?？梢灾苯渔I入GRAPH命令調(diào)出圖形管理器Graph Manager窗口來(lái)指定4個(gè)GRAPH窗口對(duì)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(kù)名.>目錄名<.圖形名><.GRSEG>例如，有一個(gè)圖形文件的全稱(chēng)為，Glib為庫(kù)名，mygraphs為目錄名，gabc為圖形名，grseg為后綴名。二、 編輯

16、圖形我們以PROC G3D過(guò)程產(chǎn)生的上證指數(shù)氣泡圖為例來(lái)說(shuō)明編輯一個(gè)圖形的基本操作步驟。步驟如下：1. 選擇一個(gè)對(duì)象SAS軟件的高分辨率圖形過(guò)程在GRAPH窗口輸出圖形后，可選擇工具欄上EDIT按鈕（一個(gè)彩色按鈕），或選擇Edit/Edit graph菜單命令，進(jìn)入圖形編輯狀態(tài)。圖形編輯窗口中的最左邊有8個(gè)編輯工具，工具欄上的彩色按鈕變成屬性按鈕，同時(shí)窗口中還出現(xiàn)一個(gè)可修改的屬性對(duì)話框。剛開(kāi)始進(jìn)入圖形編輯窗口時(shí)，編輯工具中的第一個(gè)選擇對(duì)象按鈕處于被選中狀態(tài)，此時(shí)在圖形中移動(dòng)MOUSE到所要編輯的地方，然后單擊MOUSE左鍵選中一個(gè)編輯對(duì)象，或按住左鍵不放拖動(dòng)MOUSE再放開(kāi)左鍵選中一組編輯對(duì)象

17、。如圖23.5所示。圖23.5 圖形編輯狀態(tài)2. 改變一個(gè)對(duì)象的屬性和值選中圖形中的編輯對(duì)象后，屬性對(duì)話框中的填充顏色Fill Color屬性、線條類(lèi)型Line Style 屬性和線條寬度Width屬性的值，都是對(duì)應(yīng)于當(dāng)前選中對(duì)象的各屬性值，改變選中對(duì)象，這些屬性值都可能發(fā)生變化。對(duì)于要改變填充顏色Fill Color屬性的值，可以使用屬性對(duì)話框右邊的圓形調(diào)色盤(pán)，只要用MOUSE單擊所需要的顏色即可。對(duì)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(duì)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(duì)象，保持屬性對(duì)話框可繼續(xù)修改屬性值，選擇Cancel按鈕不修改屬性值且退出屬性對(duì)

18、話框，選擇End按鈕修改屬性值且退出屬性對(duì)話框。如果要重新調(diào)出屬性對(duì)話框，單擊工具欄上的屬性按鈕即可。3. 編輯一個(gè)對(duì)象對(duì)選中的對(duì)象可以進(jìn)行各種編輯操作，主要的編輯操作如下：l 刪除對(duì)象用MOUSE單擊菜單工具欄上的刪除Delete按鈕來(lái)刪除。l 復(fù)制對(duì)象先單擊Copy復(fù)制按鈕，再單擊Paste粘貼按鈕將出現(xiàn)一個(gè)與原選中對(duì)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(rèn)完成復(fù)制操作。l 移動(dòng)對(duì)象先將MOUSE的箭頭指向選擇對(duì)象方框的邊線，按住MOUSE的左鍵不放，然后移動(dòng)到目的地再放開(kāi)左鍵。l 放大或縮小對(duì)象先將MOUSE的箭頭指向選擇對(duì)象方框的頂角，按住MOUSE的左鍵不放，然后向方

19、框外移動(dòng)或向方框內(nèi)移動(dòng)到所需的對(duì)象大小，再放開(kāi)左鍵。4. 添加輔助對(duì)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(lái)添加對(duì)象。一般操作方法是先單擊所要使用的工具，然后再進(jìn)行以后相應(yīng)的進(jìn)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(gè)或一組對(duì)象。操作為：?jiǎn)螕艋蛲戏臡OUSE。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(huà)直線。操作為：先單擊MOUSE確定線段的起始點(diǎn)，然后移動(dòng)MOUSE到線段的結(jié)束點(diǎn)單擊。l Rectangle工具用于畫(huà)矩形。操作為：先單擊MOUSE確定矩形的一個(gè)頂點(diǎn)，然后移動(dòng)MOUSE到矩形

20、的另一個(gè)對(duì)角頂點(diǎn)單擊。l Ellipse工具用于畫(huà)橢圓。操作為：先單擊MOUSE確定橢圓的中心點(diǎn)，然后移動(dòng)MOUSE到橢圓的邊界單擊或拖放。l Polygon工具用于畫(huà)多邊形。操作為：先單擊MOUSE確定多邊形的起始點(diǎn)，然后移動(dòng)MOUSE不斷單擊，確定依次的其他頂點(diǎn)，最后再單擊一下Polygon工具按鈕。l Polyline工具用于畫(huà)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(lái)大小。圖23.6所示的是我們經(jīng)過(guò)編輯后的圖形。圖23.6 用GPLOT過(guò)程訂制的價(jià)格和成

21、交量圖并經(jīng)過(guò)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(shí)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(gè)圖形。l 單擊菜單工具欄上的Copy按鈕。l 打開(kāi)WORD文檔，確定插入點(diǎn)，單擊常用工具欄上的Paste按鈕。三、 輸入輸出圖形1

22、. 存儲(chǔ)圖形為了能以后顯示圖形過(guò)程產(chǎn)生的圖形或經(jīng)過(guò)編輯的圖形，需要將圖形放入一個(gè)永久性的SAS數(shù)據(jù)庫(kù)的圖形目錄里，用LIBNAME語(yǔ)句先指定永久性庫(kù)。例如，我們先用WINDOWS的資源管理器創(chuàng)建一個(gè)文件夾：D:SASDATAMYGRAPHS，然后在生成圖形之前，提交下述LIBNAME語(yǔ)句，以便指定庫(kù)標(biāo)記GLIB對(duì)應(yīng)于路經(jīng)d:sasdatamydir。Libname glib d:sasdatamydir ;對(duì)生成的圖形的保存方法主要有兩種：第一種，由圖形過(guò)程中的選項(xiàng)指定輸出圖形保存的庫(kù)名、目錄名和圖形名；第二種，對(duì)在GRAPH窗口輸出的圖形用菜單命令保存。2. 程序中保存圖形首先要增加圖形過(guò)程

23、的PROC語(yǔ)句中的GOUT選項(xiàng)，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(gè)庫(kù)標(biāo)記和一個(gè)目錄名。例如，下述PROC G3D語(yǔ)句將在GLIB.MYGRAPHS目錄中存儲(chǔ)圖形。Proc g3d data=study.indexsh gout=glib.mygraphs ;然后在PROC G3D中用SCATTER語(yǔ)句的NAME=選項(xiàng)來(lái)命名輸出圖形文件的名稱(chēng)。例如，下述SCATTER語(yǔ)句生成一個(gè)圖形并命名為GABC：Scatter volume*date=close /name=gabc ;如果我們用這個(gè)名字生成的圖形不止一個(gè)，新圖形將添加到這個(gè)目錄里，且名字中的序號(hào)將被增加，如

24、GABC1、GABC2，而老名字不被替換。3. 菜單命令保存圖形如果對(duì)圖形過(guò)程輸出的圖形進(jìn)行了一定的圖形編輯操作，那就需要用菜單命令來(lái)保存編輯后的圖形。最簡(jiǎn)單的保存方法是單擊菜單工具欄上的Save按鈕，將按原來(lái)的圖形文件名保存，但原來(lái)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(lái)保存圖形，此時(shí)可以修改圖形保存的位置和圖形名，如可以修改庫(kù)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 、*.g