做数据分析为何要学统计学(10)——如何进行时间序列分析

时间序列是由随时间变化的值构成,如产品销量、气温数据等等。通过对时间序列展开分析,能够回答如下问题:

  • (1)被研究对象的活动特征是否有周期性(也称季节性)
  • (2)被研究对象的活动特征是否有趋势性(上升或下降)

时间序列分析有多种方法,常用方法为STL(Seasonal and Trend decomposition using Loess)算法。该方法是一种把时间序列分解为趋势项(trend component)、季节项(seasonal component)和残差项(remainder/residual component/random)的过滤过程。如下图:

STL算法在1990年由密歇根大学的R. B. Cleveland教授以及AT&T Bell实验室的W. S. Cleveland等人研发。其特点是:

  • 稳健的估计趋势项和季节项,而不会被数据中的异常行为扭曲
  • 可以指定季节项的周期为采样时间间隔任意大于一的整数倍
  • 可以分解有缺失值的时间序列

以下用纽约 1946年1月到1959年12月的每月新生儿数作为时间序列分析人口增长的规律。代码如下:

python 复制代码
#读入时间序列数据
import pandas as pd
X=pd.read_csv("https://robjhyndman.com/tsdldata/data/nybirths.dat",header=None,names=["birth"])
#绘制折线图
X.plot()
python 复制代码
#进行时间序列分析
import  statsmodels.api as sm
import matplotlib.pyplot as plt
res = sm.tsa.seasonal_decompose(X,period=12)
res.plot()
plt.xlabel("Month")
plt.show()

结果如下

可以看人口出生在第38个月左右后出生有明显上升趋势,而且从每年3月-6期间,出生人口开始进入高峰期,从8月份左右开始出生人口急速下降。

相关推荐
copyer_xyf6 分钟前
Python 内存分析:从栈和堆理解对象引用
前端·后端·python
大蚂蚁2号6 分钟前
深度剖析Python全局解释器锁(GIL):原理、瓶颈与终极破局方案
python
高洁0114 分钟前
打造行业知识图谱三步走
python·深度学习·数据挖掘·知识图谱
scx_link27 分钟前
Softmax回归
人工智能·数据挖掘·回归
装不满的克莱因瓶31 分钟前
使用 PyTorch Tensor 的相关数据处理
人工智能·pytorch·python·深度学习·机器学习·ai
如烟花的信页41 分钟前
易盾点选逆向分析
javascript·爬虫·python·js逆向
金銀銅鐵1 小时前
用 Tkinter 实现一个简单的罗马数字转化工具
后端·python
ckjoker1 小时前
四大AI Agent架构拆解:我手敲了一个迷你版,发现了7条可迁移的设计原则
python·agent
小二·1 小时前
Python 异步编程深度解析:Async/Await 实战
网络·python·github
咋吃都不胖lyh1 小时前
LangGraph标准构建示例
开发语言·python