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如何在 Excel 中計算兩個變數之間的相關係數?

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我們通常使用相關係數(數值範圍介於 ——1 到 1 之間)來衡量兩個變數之間線性關係的強度與方向。作為一種廣泛應用的統計指標,相關係數能幫助您深入掌握成對資料間的關聯性,例如銷售額與廣告支出、氣溫與冰淇淋銷售量等。在 Excel 中,您可以透過多種直覺且高效的方式計算相關係數,包括內建函數與分析工具包。

注意:相關係數為 +1 表示完全正向線性關係,即當變數 X 增加時,變數 Y 也會隨之上升;反之,當 X 減少時,Y 亦會下降。若係數為 ——1,則代表完全負相關,也就是當 X 增加時,Y 會減少,反之亦然。而當係數接近 0 時,則表示兩個變數之間幾乎不存在線性關係。

方法 A:直接使用 CORREL 函數

方法 B:套用數據分析並輸出分析結果

方法 C:使用 PEARSON 函數作為替代方案

方法 D:使用 VBA 程式碼為多組配對資料計算相關係數


方法 A:直接使用 CORREL 函數

假設您有兩組資料清單,分別代表一個變數,想在 Excel 中快速高效地計算這兩個變數之間的相關係數。

實際使用時,請確保兩組區域皆為數值,且包含相同數量的觀測值。例如,若您有以下成對資料:
範例資料

選取一個空白儲存格來顯示計算結果,輸入下列公式後按下「Enter 鍵」,即可算出相關係數:

=CORREL(A2:A7,B2:B7)
使用公式取得相關係數

在此公式中,A2:A7 與 B2:B7 代表您要分析的兩組變數清單。這些範圍的長度必須相等,且每組配對須對應相同的觀測值。

實用提示:CORREL 會自動忽略空白儲存格與文字,但若兩欄資料中缺乏有效的數值配對,將傳回 #DIV/0! 錯誤。請務必確認您的資料正確對齊,並包含足夠的數值配對,以確保相關係數計算結果準確無誤。

計算完相關係數後,您可以插入折線圖以直觀觀察變數間的關係,進一步詮釋相關性,如下所示:
插入折線圖以檢視相關係數

此方法最適合用於兩組小型資料集之間的快速手動比對,或在試算表中進行互動操作時使用,尤其適合希望立即取得結果、無需進階統計輸出的使用者。

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方法 B:套用數據分析並輸出分析結果

若您需要一次分析多個變數之間的相關性,或希望獲得更完整的輸出表格,Excel 的「分析工具箱」提供了一個實用的解決方案。此增益集可產生相關係數矩陣,讓您一步到位比較多個變數,對於處理大型資料集或建立統計報告極具價值。

1. 如果您已在「資料」索引標籤中新增了數據分析增益集,可直接跳至步驟 3. 否則,請按一下檔案 > 選項。在「Excel 選項」對話方塊開啟後,從左側窗格選擇增益集,然後按一下「Excel 增益集」方塊旁的前往按鈕。
在 Excel 選項對話方塊中按一下「增益集 > 轉到」

2. 在「增益集」對話方塊中,勾選標示為分析工具箱的核取方塊,再按一下確定,即可在資料索引標籤中新增「數據分析」群組。
勾選「分析工具箱」

3. 接下來,按一下資料 > 數據分析。在彈出的「數據分析」對話方塊中,從清單中選擇相關係數,然後按一下確定
在對話方塊中選取「相關係數」在對話方塊中選取「相關係數」

4。「相關係數」對話方塊中,請進行以下設定:
1) 選取包含您資料的範圍。
2) 根據資料排列方式,選擇「欄」或「列」選項。
3) 若資料包含標題,請勾選「第一列包含標籤」選項。
4) 在「輸出選項」中指定結果顯示位置。
在「相關係數」對話方塊中設定選項

5. 按一下確定以產生相關係數分析表格,相關係數將顯示於限定區域中。
取得分析結果

當您需要評估兩個以上變數之間的關係,或希望取得一份簡明的摘要表格以供報告使用時,此方法極為實用。其數據分析結果簡潔清晰,但不會提供額外的顯著性統計資訊。若獲得非預期的結果,請務必再次確認資料的一致性、是否有空白儲存格,以及所選範圍是否正確。


方法 C:使用 PEARSON 函數作為替代方案

除了 CORREL 之外,Excel 還提供了 PEARSON 函數,同樣可用來計算兩個變數之間的皮爾森相關係數。就功能而言,PEARSON 與 CORREL 會傳回相同的結果。然而,PEARSON 嚴格遵循原始數學公式,而 CORREL 則針對 Excel 環境進行最佳化。若您熟悉統計理論,或習慣在 Excel 以外的統計工具中作業,PEARSON 可能更符合您的使用習慣!

例如,若 A2:A7 與 B2:B7 中有兩組數值清單,您可以如下計算相關係數:

1. 選取一個用來顯示結果的儲存格,並輸入下列公式:

=PEARSON(A2:A7,B2:B7)

2. 按下 Enter 鍵完成計算。若您想分析其他資料配對,請調整對應的儲存格範圍,或將公式拖曳至其他儲存格即可。
提示:PEARSON 函數會忽略文字與邏輯值,因此請確保兩組範圍僅包含數值,且長度一致。若其中一欄有遺漏資料,請同步調整範圍以確保對齊,避免計算錯誤。

對於從其他統計軟體轉換而來的使用者,或處於要求嚴格遵循術語的學術環境中,使用 PEARSON 函數尤為實用。在 Excel 的一般使用情境下,CORREL 與 PEARSON 所得結果完全相同。

若您遇到 #DIV/0! 錯誤,請確認兩組範圍的長度是否一致,並確保其中不含未配對的空白儲存格或非數值資料。

優點:操作簡便,且與統計軟體一致;缺點:對多數使用者而言,與 CORREL 相比並無明顯差異。


方法 D:使用 VBA 程式碼為多組配對資料計算相關係數

若您需要為多組資料配對(例如處理大量變數組合時)自動計算相關係數,撰寫簡易的 VBA 巨集是高效又實用的選擇,特別適合希望處理大型資料集或自動化重複分析作業的進階使用者。

1. 若要使用此方法,請先點選開發人員 > Visual Basic,開啟 VBA 編輯器。在 Visual Basic for Applications 視窗中,前往插入 > 模組,並將下列程式碼貼到模組中:

Sub BatchCalculateCorrelations()
    Dim ws As Worksheet
    Dim rng1 As Range, rng2 As Range
    Dim lastRow As Long
    Dim i As Long
    Dim resultCol As Range
    
    On Error Resume Next
    xTitleId = "KutoolsforExcel"
    
    Set ws = ActiveSheet
    Set rng1 = Application.InputBox("Select first variable range (single column)", xTitleId, Type:=8)
    Set rng2 = Application.InputBox("Select second variable range (multiple columns)", xTitleId, Type:=8)
    Set resultCol = Application.InputBox("Select starting cell for output", xTitleId, Type:=8)
    
    If rng1.Rows.Count <> rng2.Rows.Count Then
        MsgBox "The two data ranges must have the same number of rows.", vbCritical, xTitleId
        Exit Sub
    End If
    
    For i = 1 To rng2.Columns.Count
        resultCol.Cells(1, i).Value = "Correlation with " & rng2.Cells(1, i).EntireColumn.Column
        resultCol.Cells(2, i).Value = WorksheetFunction.Correl(rng1, rng2.Columns(i))
    Next i
End Sub

2. 插入程式碼後,關閉 VBA 編輯器。在 Excel 中按下 Alt + F8,選取 BatchCalculateCorrelations,再按一下執行,系統將提示您選取:

  • 第一個變數範圍(單一欄,例如 A2:A7)
  • 第二個變數範圍(一或多個欄,例如 B2:D7)
  • 您希望結果開始顯示的儲存格(例如 F2)

此巨集會計算第一個變數與第二個範圍中各欄之間的相關係數,並將結果從所選儲存格開始水平呈現。

優點:自動化重複性計算,大幅節省處理大型資料集所需的時間,並確保結果的一致性。

若您遇到「兩個區域的列數必須相同」等問題,請確認所有選取的欄位列數完全一致,且不含任何空白列。若需排除錯誤,請檢查巨集是否已啟用,並確保範圍已正確選取。

在 Excel 中處理相關係數時,選擇合適的方法取決於您的資料結構與分析需求。若僅需對兩個序列進行一次性快速計算,CORRELPEARSON 等函數既高效又易用;若需處理多個變數或建立摘要表格,「分析工具箱」非常實用;若您需要對大型資料集反覆執行分析,或希望打造自訂工作流程,可考慮透過 VBA 自動化,以節省時間並減少人為錯誤。
請務必確保您的資料範圍對齊、乾淨,且不含空白或非數值儲存格,以免發生公式錯誤。若出現非預期結果,請再次檢查選取範圍與資料類型。


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