如何使用Microsoft Excel计算Z分数

Z分数是一个统计值,它告诉您某个特定值恰好与整个数据集的平均值相差多少标准差。您可以使用Average和STDEV.S或STDEV.P公式计算数据的平均值和标准偏差,然后使用这些结果确定每个值的Z分数。

什么是Z分数?Average、STDEV.S和STDEV.P函数的作用是什么?

Z分数是比较两个不同数据集中的值的简单方法。它被定义为偏离数据点所在平均值的标准偏差的数量。一般公式如下所示:

=(DataPoint-AVERAGE(DataSet))/STDEV(DataSet)

这里有一个例子来帮助澄清,我说你想比较两个由不同老师教授的代数学生的测试结果。你知道,一个班的第一个学生期末考试得了95%,另一个班的学生得了87%。

乍一看,95%的成绩更令人印象深刻,但如果二班的老师给出了一个更难的考试呢?您可以根据每个班级的平均分数和每个班级分数的标准差来计算每个学生成绩的Z分数。比较两个学生的Z-分数可以发现,得分为87%的学生比起班上其他同学表现更好,而得分为98%的学生比班上其他同学做得更好。

您需要的第一个统计值是‘Mean’,Excel的“Average”函数计算该值。它只是将单元格区域中的所有值相加,然后将总和除以包含数值的单元格数量(它忽略空单元格)。

我们需要的另一个统计值是“标准偏差”,Excel有两个不同的函数来计算标准偏差,方法略有不同。

以前的Excel版本只有“stdev”函数,该函数计算标准偏差,同时将数据视为总体的“样本”。Excel 2010将其分解为两个计算标准偏差的函数:

STDEV.S:此函数与前面的“stdev”函数相同。它计算标准偏差,同时将数据视为总体的“样本”。人口样本可能是为研究项目收集的特定蚊子或被搁置用于碰撞安全测试的汽车。 STDEV.P:此函数计算标准偏差,同时将数据视为整个总体。整个种群就像地球上的所有蚊子,或者是特定车型生产过程中的每一辆车。

您选择的是基于您的数据集的。差别通常很小,但是对于相同的数据集,“STDEV.P”函数的结果总是小于“STDEV.S”函数的结果。假设数据中有更多的可变性,这是一种更保守的方法。

让我们看一个例子

对于我们的示例,我们有两列(“Values”和“Z-Score”)和三个“helper”单元格,用于存储“Average”、“STDEV.S”和“STDEV.P”函数的结果。“Values”列包含10个以500为中心的随机数,“Z-Score”列是我们将使用“helper”单元格中存储的结果计算Z-Score的位置。

首先,我们将使用“Average”函数计算值的平均值。“选择要存储”Average“函数结果的单元格。

键入以下公式并按Enter-或-使用“公式”菜单。

=AVERAGE(E2:E13)

要通过“公式”菜单访问该函数,请选择“更多函数”下拉列表,选择“统计”选项,然后单击“平均”。

在函数参数窗口中,选择“Values”列中的所有单元格作为“Number1”字段的输入。“您无需担心”Numer2“字段。

现在按“确定”。

接下来,我们需要使用“STDEV.S”或“STDEV.P”函数计算值的标准偏差。在本例中,我们将向您展示如何计算这两个值,从“STDEV.S”开始。选择将存储结果的单元格。

要使用“STDEV.S”函数计算标准偏差,请键入此公式并按Enter键(或通过“公式”菜单访问)。

=STDEV.S(E3:E12)

要通过“公式”菜单访问该函数,请选择“更多函数”下拉列表,选择“统计”选项,向下滚动一点,然后单击“STDEV.S”命令。

在函数参数窗口中,选择“Values”列中的所有单元格作为“Number1”字段的输入。您也不需要担心这里的“#2”字段。

现在按“确定”。

接下来,我们将使用“STDEV.P”函数计算标准偏差。选择将存储结果的单元格。

要使用“STDEV.P”函数计算标准偏差,请键入此公式并按Enter键(或通过“公式”菜单访问)。

=STDEV.P(E3:E12)

要通过“公式”菜单访问该函数,请选择“更多函数”下拉列表,选择“统计”选项,向下滚动一点,然后单击“STDEV.P”公式。

在函数参数窗口中,选择“Values”列中的所有单元格作为“Number1”字段的输入。同样,您不需要担心“数字2”字段。

现在按“确定”。

既然我们已经计算了数据的平均值和标准差,我们就有了计算Z分数所需的所有东西。“我们可以使用一个简单的公式来引用包含”Average“和”STDEV.S“或”STDEV.P“函数结果的单元格。”

选择“Z分数”列中的第一个单元格。在本例中,我们将使用“STDEV.S”函数的结果,但您也可以使用“STDEV.P”的结果。

键入以下公式,然后按Enter键:

=(E3-$G$3)/$H$3

或者,您可以使用以下步骤输入公式,而不是键入:

单击单元格F3并键入=(。 选择单元格E3.00(您可以按一次向左箭头键或使用鼠标)。 键入减号-。 选择单元格G3,然后按F4添加“$”字符以对该单元格进行“绝对”引用(如果继续按F4,它将在“G3”>“$G$3”>“G$3”>“$G3”>“G3”之间循环)。 类型)/。 选择单元格H3(如果使用的是“STDEV.P”,则选择单元格I3),然后按F4添加两个“$”字符。 按Enter键

已经为第一个值计算了Z分数。这比平均值低0.15945个标准差。要检查结果,可以将标准差乘以此结果(6.271629*-0.15945),然后检查结果是否等于该值与平均值之间的差值(499-500)。这两个结果是相等的,因此该值是有意义的。

让我们计算其余值的Z分数。突出显示从包含公式的单元格开始的整个“Z-Score”列。

按Ctrl+D,这会将顶部单元格中的公式向下复制到所有其他选定的单元格。

现在公式已经“向下填充”到所有单元格,并且由于“$”字符,每个单元格都将始终引用正确的“Average”和“STDEV.S”或“STDEV.P”单元格。如果出现错误,请返回并确保您输入的公式中包含“$”字符。

在不使用“Helper”单元格的情况下计算Z分数

助手单元格存储结果,就像存储“Average”、“STDEV.S”和“STDEV.P”函数的结果一样。它们可能是有用的,但并不总是必要的。在计算Z分数时,您可以使用以下通用公式完全跳过它们。

下面是一个使用“STDEV.S”函数的示例:

=(Value-AVERAGE(Values))/STDEV.S(Values)

一个使用“STEV.P”函数:

=(Value-AVERAGE(Values))/STDEV.P(Values)

在函数中输入“值”的单元格范围时,请确保添加绝对引用(使用F4的“$”),以便在“填充”时不会计算每个公式中不同单元格范围的平均值或标准差。

如果您有一个大型数据集,使用辅助单元格可能会更有效,因为它不会每次都计算“Average”和“STDEV.S”或“STDEV.P”函数的结果,从而节省处理器资源并加快计算结果所需的时间。

此外,与“Average($E$3:$E$12)”相比,“$G$3”需要存储的字节更少,加载的RAM也更少。这一点很重要,因为标准32位版本的Excel限制为2 GB的RAM(64位版本对可以使用的RAM大小没有任何限制)。

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