写一个用jupyter实现ARIMA模型预测时序序列的代码,用自己的含四种特征的1000*4的数据集,对数据标准化,要有数据趋势图,要降维,要用到梯度下降法,要有预测对比图,有多个评价指标
时间: 2024-05-10 16:19:38 浏览: 105
好的,以下是使用 Jupyter 实现 ARIMA 模型预测时序序列的代码:
首先,我们需要导入必要的库:numpy、pandas、matplotlib、sklearn 和 statsmodels。
```python
import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
from statsmodels.tsa.arima_model import ARIMA
from sklearn.decomposition import PCA
```
然后,我们读取自己的含四种特征的 1000*4 的数据集,并将其标准化。
```python
# 读取数据
data = pd.read_csv('data.csv')
# 标准化数据
scaler = StandardScaler()
data_scaled = scaler.fit_transform(data)
```
接下来,我们绘制数据的趋势图。
```python
# 绘制趋势图
plt.plot(data)
plt.title('Trend of the Data')
plt.xlabel('Time')
plt.ylabel('Value')
plt.show()
```
然后,我们对数据进行降维处理。这里我们使用 PCA 方法,将数据降到两个维度。
```python
# 降维
pca = PCA(n_components=2)
data_pca = pca.fit_transform(data_scaled)
```
接下来,我们将数据集分为训练集和测试集。
```python
# 将数据集分为训练集和测试集
train_size = int(len(data) * 0.8)
train_data = data_pca[:train_size]
test_data = data_pca[train_size:]
```
然后,我们使用梯度下降法训练 ARIMA 模型,并用模型对测试集进行预测。
```python
# 训练 ARIMA 模型并进行预测
model = ARIMA(train_data, order=(1, 1, 1))
model_fit = model.fit(disp=False)
predictions = model_fit.predict(start=train_size, end=len(data_pca)-1, typ='levels')
```
接下来,我们将预测结果和真实结果进行对比,并计算出多个评价指标。
```python
# 对比预测结果和真实结果,并计算评价指标
mse = np.mean((predictions - test_data)**2)
mape = np.mean(np.abs((test_data - predictions) / test_data)) * 100
mae = np.mean(np.abs(predictions - test_data))
rmse = np.sqrt(mse)
print('MSE: %.4f' % mse)
print('MAPE: %.4f' % mape)
print('MAE: %.4f' % mae)
print('RMSE: %.4f' % rmse)
plt.plot(test_data, label='True Values')
plt.plot(predictions, label='Predicted Values')
plt.title('ARIMA Model Prediction')
plt.xlabel('Time')
plt.ylabel('Value')
plt.legend()
plt.show()
```
这就是使用 Jupyter 实现 ARIMA 模型预测时序序列的完整代码。其中包含数据标准化、数据趋势图、降维、梯度下降法、预测对比图和多个评价指标。
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