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
科研 E 助手4 分钟前
科研数据可视化工具:高效 “译” 出学术成果
信息可视化·数据挖掘·数据分析
众创岛40 分钟前
python中enumerate的用法
开发语言·python
布史40 分钟前
Prometheus Python Client 实操指南:从零实现自定义 Exporter
网络·python·prometheus
做科研的周师兄43 分钟前
巴音河中下游灌溉草地空间分布数据集(2020年)
大数据·人工智能·算法·机器学习·数据挖掘·聚类
纤纡.1 小时前
矿物识别分类:8 种机器学习算法对比与实战(平均值填充数据集)
python·深度学习·算法·机器学习
2301_818419011 小时前
使用PyTorch构建你的第一个神经网络
jvm·数据库·python
代码探秘者1 小时前
【算法篇】3.位运算
java·数据结构·后端·python·算法·spring
`Jay1 小时前
Python Redis连接池&账号管理池
redis·分布式·爬虫·python·学习
2301_793804691 小时前
Python异步编程入门:Asyncio库的使用
jvm·数据库·python
2301_810160951 小时前
NumPy入门:高性能科学计算的基础
jvm·数据库·python