python判断时间序列数据是否短期依赖型、是否有周期性、是否平稳、是否没有明显的周期性或季节性变化,但是可能存在趋势和周期性的波动,并最后输出是否是短期依赖性、是否有周期性、是否平稳、是否没有明显的周期性或季节性变化,但是可能存在趋势和周期性的波动python代码
时间: 2023-12-15 15:07:31 浏览: 38
可以使用Python中的statsmodels和matplotlib库来进行时间序列数据的分析和可视化。
首先,我们需要导入相关库和数据。假设我们有一个名为“data”的时间序列数据,其时间间隔为1天:
```python
import pandas as pd
import numpy as np
import statsmodels.api as sm
import matplotlib.pyplot as plt
data = pd.read_csv('data.csv', index_col=0, parse_dates=True)
```
接下来,我们可以使用自相关函数(ACF)和偏自相关函数(PACF)来判断时间序列数据是否短期依赖型(即是否存在自回归项)。如果ACF和PACF图中,大多数的样本自相关系数(或偏自相关系数)都不显著地不等于零,那么就可以认为该时间序列数据是短期依赖型的。
```python
fig, ax = plt.subplots(2, 1, figsize=(12, 8))
sm.graphics.tsa.plot_acf(data, lags=50, ax=ax[0])
sm.graphics.tsa.plot_pacf(data, lags=50, ax=ax[1])
plt.show()
```
如果ACF和PACF图中,大多数的样本自相关系数(或偏自相关系数)都不显著地不等于零,那么就可以认为该时间序列数据是短期依赖型的。
接下来,我们可以使用傅里叶变换(FFT)来检查时间序列数据是否具有周期性。FFT可以将时间序列数据转换为频域数据,从而可以检查是否存在周期性。
```python
fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 8))
fft = np.fft.fft(data)
spectrum = pd.DataFrame({'amplitude': np.abs(fft)}, index=np.arange(len(data)))
spectrum.plot(ax=ax)
plt.show()
```
如果图中存在明显的频率分量集中在某个频率处,则可以认为该时间序列数据具有周期性。
然后,我们可以使用自回归积分移动平均(ARIMA)模型来检查时间序列数据是否平稳。ARIMA模型可以通过迭代地调整自回归项、差分项和移动平均项来拟合时间序列数据,直到达到平稳状态。
```python
model = sm.tsa.ARIMA(data, order=(1, 1, 1))
results = model.fit()
print(results.summary())
```
如果ARIMA模型的结果中,差分项的P值小于0.05,则可以认为该时间序列数据是平稳的。
最后,我们可以使用季节性分解方法来检查时间序列数据是否存在明显的周期性变化。季节性分解可以将时间序列数据分解为趋势、季节性和残差三个部分,并将每个部分可视化以检查它们是否具有明显的周期性变化。
```python
decomposition = sm.tsa.seasonal_decompose(data)
fig, ax = plt.subplots(4, 1, figsize=(12, 10))
ax[0].plot(data)
ax[1].plot(decomposition.trend)
ax[2].plot(decomposition.seasonal)
ax[3].plot(decomposition.resid)
plt.show()
```
如果季节性分解的结果中,季节性部分有明显的周期性变化,而趋势和残差部分没有,则可以认为该时间序列数据存在季节性变化。
最终,我们可以将上述结果结合起来,输出时间序列数据是否短期依赖型、是否有周期性、是否平稳、是否没有明显的周期性或季节性变化,但是可能存在趋势和周期性的波动:
```python
if (results.pvalues[1] < 0.05) and (np.abs(data.corr().values[0, 1]) > 0.5):
print("时间序列数据是短期依赖型,并且具有周期性")
else:
if (results.pvalues[1] < 0.05) and (np.abs(data.corr().values[0, 1]) < 0.5):
print("时间序列数据是短期依赖型,但是没有明显的周期性变化")
else:
print("时间序列数据不是短期依赖型")
if results.pvalues[0] < 0.05:
print("时间序列数据是平稳的")
else:
print("时间序列数据不是平稳的")
if np.max(np.abs(fft)) > 0.1 * np.mean(np.abs(fft)):
print("时间序列数据具有周期性")
else:
print("时间序列数据没有明显的周期性变化,但是可能存在趋势和周期性的波动")
```