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
小刘在重生~13 分钟前
Java常用类|String类详解 + BigDecimal精准计算(含面试题)
java·开发语言·python
大汉堡玩测试1 小时前
langfuse测试实战(一): 配置一个简单的项目快速落地
python·测试工具
一位正在转型AI全栈的前端工程师1 小时前
AI 全栈学习之旅 -Week 8:从单 Agent 到多 Agent 协作:LangGraph 实战与记忆持久化
前端·python
长江后浪博客1 小时前
Python + YOLOv8 疲劳驾驶 AI 视觉检测入门:从模型训练到 ONNX 实时摄像头检测完整实战
人工智能·python·yolo·疲劳驾驶检测·onnx·yolov8
hhzz2 小时前
【OpenCV 入门到精通 01】认识 OpenCV 与计算机视觉:从零建立全局认知
人工智能·python·opencv·计算机视觉·开源
一马平川的大草原2 小时前
如何实现SVG转Mermaid图
python·svg·格式转换·mermaid
PFFstronger2 小时前
基于 Dify 知识库 + Ollama 大模型,自动生成测试用例并导出 XMind 的完整方案
人工智能·python·测试用例·xmind
SomeBottle3 小时前
【小记】图片托管从又拍云迁移到腾讯云 EO + COS(兼容图片处理参数)
python·计算机网络·学习笔记·对象存储·cdn·折腾
cts6183 小时前
FDE架构师前端选型指南
python
2601_962293794 小时前
【Python教程:自动化处理文件】
python·自动化·编程·文件处理·os模块