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
实名上网宋凯宣42 分钟前
Django
后端·python·django
如若1232 小时前
【论文复现】CoFailMed:从零复现医学图像分割的共享失败审计,含完整代码流程与科研绘图
人工智能·python
砚底藏山河3 小时前
python量化自定义周期 K 线合成
java·开发语言·数据库·python·金融
视觉小萌新3 小时前
AI Class 3 · Chapter 1:变量、字符串、list/dict、if/for(python学习-小白版-有经验可跳过)
python·学习·list
薛定谔的猫-菜鸟程序员4 小时前
软件架构设计师开发资料大全(从入门到精通)
后端·python·系统架构·flask·架构设计师
Ramble_Naylor6 小时前
Rust深度解读:Send 与 Sync 的本质与线程安全边界
python·算法·rust
Allen_LVyingbo6 小时前
NVIDIA CUDA Tile 在医疗计算中的算子形式化、算法重构与内核实现
大数据·python·算法·重构·知识图谱·健康医疗·数据库架构
云和数据.ChenGuang7 小时前
Python 闭包详解:从原理到实战
linux·开发语言·人工智能·python·kubernetes
我命由我123458 小时前
Python 实用操作 - 文件操作(打开与关闭文件、读取文件、文件写入)
java·开发语言·前端·javascript·数据库·python·java-ee
青少儿编程课堂8 小时前
蓝桥杯·全国青少年信息素养大赛·电子学会Python/C++考级:倍增法求最近公共祖先LCA解析
c++·python·算法·bfs·信息学竞赛