時間序列分析是數(shù)據(jù)科學的重要組成部分,特別是在金融、經濟、天氣預報等領域。它包括分析隨時間收集或索引的數(shù)據(jù)點,以確定趨勢、周期或季節(jié)變化。由于時間序列數(shù)據(jù)的復雜性所以分析時間序列需要復雜統(tǒng)計方法,我最近在Github上發(fā)現(xiàn)了一個剛剛發(fā)布不久的Python時間工具包PyTimeTK ,它可以幫我們簡化時間序列分析的很多步驟。
PyTimeTK的主要功能如下:
1、時間序列數(shù)據(jù)通常需要大量的預處理,例如處理缺失值、時區(qū)調整和轉換時間格式。pytimmetk提供了相關的函數(shù)并且可以自動處理。
2、pytimek提供很多內置的函數(shù),除了移動平均線等基本操作以外,還有季節(jié)性檢測和預測等更復雜的分析方法。
3、pytimmetk還包含了用于生成信息和交互式繪圖的內置函數(shù),可以對時間序列數(shù)據(jù)對趨勢和模式進行可視化表示。
4、與Pandas dataframe無縫集成,這個我想目前所有數(shù)據(jù)處理庫都應該是這樣吧!
下面我們介紹一下pytimek的使用方法,首先使用pip安裝:
pip install pytimetk #或者直接從Github安裝最新版 pip install git+https://github.com/business-science/pytimetk.git
我們將使用一個假設的溫度數(shù)據(jù)集。
import pytimetk import pandas as pd # Sample dataset data = {'Date': ['2021-01-01', '2021-01-02', '2021-01-03', '2021-01-04'], 'Temperature': [22, 24, 23, 25]} df = pd.DataFrame(data) df['Date'] = pd.to_datetime(df['Date']) df.set_index('Date', inplace=True)
在這個例子中,我們首先創(chuàng)建一個簡單的四天溫度數(shù)據(jù)集。
然后我們使用pytimek的moving_average函數(shù)來計算窗口大小為2的移動平均線,這是一個時間序列分析庫的基本操作。
moving_avg = pytimetk.moving_average(df, window=2) print(moving_avg)
異常檢測是時間序列分析的一個關鍵方面,可以識別可能重要變化或事件的異常模式。
from pytimetk import detect_anomalies anomalies = detect_anomalies(df, sensitivity=3) print(anomalies)
這個函數(shù)根據(jù)統(tǒng)計閾值檢查異常數(shù)據(jù),可以使用靈敏度sensitivity參數(shù)對其進行調整,滿足特定需求。
pytimmetk還可以直接使用不同的時間序列模型和方法進行建模并且進行比較,這樣我們能夠直接評估模型在特定數(shù)據(jù)集的性能。
from pytimetk import compare_models models = ['ARIMA', 'SARIMA', 'Prophet'] results = compare_models(df, models=models) print(results)
pytimek的可視化也非常簡單:
from pytimetk.visualize import plot_time_series plot_time_series(df)
pytimmetk還支持高級時間序列分析技術,如因果關系、協(xié)整和狀態(tài)空間模型等等:
比如說協(xié)整:
from pytimetk.advanced import cointegration_test cointegration_results = cointegration_test(df1, df2)
去噪聲:
from pytimetk.preprocessing import denoise_data clean_df = denoise_data(df)
季節(jié)性檢測:
from pytimetk import detect_seasonalityseasonality = detect_seasonality(df, column='Temperature', period=365)
我們可以通過設置period來檢測給定時間段內的周期性趨勢。
pytimmetk是一個功能強大的工具包,它簡化了時間序列分析的過程,整合了時間序列分析需要的一般和復雜的函數(shù),我們直接拿來就可以使用,并且這個庫是剛剛發(fā)布不久,有興趣的話可以關注它的近期發(fā)展。
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