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
装不满的克莱因瓶12 分钟前
了解 LangChain 中的 LLM 与 ChatModel 的差异
人工智能·python·ai·langchain·llm·agent·chatmodel
IT知识分享1 小时前
从零开发在线简繁转换工具:OpenCC 实战、避坑经验与方案选型
javascript·python
lunzi_08261 小时前
【学习笔记】《Python编程 从入门到实践》第8章:函数定义、参数传递与模块导入
笔记·python·学习
杨运交1 小时前
[030][Web模块]Spring Boot 验证与 OpenAPI 集成实战:从校验规则到文档生成
前端·spring boot·python
培培说证2 小时前
2026财务岗位如何快速提升自身能力
python
努力攻坚操作系统2 小时前
编程语言编译运行机制对比:C / Java / Python
java·c语言·python
godspeed_lucip2 小时前
LLM和Agent——专题6:Multi Agent 入门(5)
人工智能·python
小白学大数据3 小时前
爬虫性能天花板:asyncio赋能 Aiohttp,并发提速 10 倍
开发语言·爬虫·数据分析
Metaphor6923 小时前
使用 Python 给 PDF 设置背景色或背景图
数据库·python·pdf