用python #11.根据2015-2016年用水量数据,预测编号1-200的用户,2017年每个月用水量,并对预测值进行评价。

时间: 2024-03-17 10:45:18 浏览: 16
好的,具体实现如下: 首先,读取数据,进行预处理: ```python import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from statsmodels.tsa.arima_model import ARIMA from sklearn.metrics import mean_squared_error # 读取数据 data = pd.read_csv('water_usage.csv', index_col='id') # 将缺失值填充为前一个值 data.fillna(method='ffill', inplace=True) # 去除异常值 data = data[(data >= 0) & (data <= 500)] # 平稳性检验 from statsmodels.tsa.stattools import adfuller def test_stationarity(timeseries): # Determing rolling statistics rolmean = timeseries.rolling(12).mean() rolstd = timeseries.rolling(12).std() # Plot rolling statistics: plt.plot(timeseries, color='blue', label='Original') plt.plot(rolmean, color='red', label='Rolling Mean') plt.plot(rolstd, color='black', label='Rolling Std') plt.legend(loc='best') plt.title('Rolling Mean & Standard Deviation') plt.show() # Perform Dickey-Fuller test: print('Results of Dickey-Fuller Test:') dftest = adfuller(timeseries, autolag='AIC') dfoutput = pd.Series(dftest[0:4], index=['Test Statistic','p-value','#Lags Used','Number of Observations Used']) for key,value in dftest[4].items(): dfoutput['Critical Value (%s)'%key] = value print(dfoutput) test_stationarity(data.loc[1:200, '2016-12-31']) ``` 然后,使用ARIMA模型进行预测: ```python # 构建ARIMA模型 model = ARIMA(data.loc[1:200, '2015-01-31':'2016-12-31'], order=(2,1,2)) model_fit = model.fit(disp=0) # 预测2017年每个月的用水量 forecast = model_fit.forecast(steps=12)[0] # 输出预测结果 print(forecast) ``` 最后,使用评价指标对预测结果进行评价: ```python # 计算均方根误差 mse = mean_squared_error(data.loc[1:200, '2017-01-31':'2017-12-31'], forecast) rmse = np.sqrt(mse) print('RMSE: %.2f' % rmse) # 可视化预测结果 plt.plot(data.loc[1:200, '2017-01-31':'2017-12-31'].values.flatten(), label='Actual') plt.plot(forecast, label='Predicted') plt.legend() plt.show() ``` 完整代码如下: ```python import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from statsmodels.tsa.arima_model import ARIMA from sklearn.metrics import mean_squared_error # 读取数据 data = pd.read_csv('water_usage.csv', index_col='id') # 将缺失值填充为前一个值 data.fillna(method='ffill', inplace=True) # 去除异常值 data = data[(data >= 0) & (data <= 500)] # 平稳性检验 from statsmodels.tsa.stattools import adfuller def test_stationarity(timeseries): # Determing rolling statistics rolmean = timeseries.rolling(12).mean() rolstd = timeseries.rolling(12).std() # Plot rolling statistics: plt.plot(timeseries, color='blue', label='Original') plt.plot(rolmean, color='red', label='Rolling Mean') plt.plot(rolstd, color='black', label='Rolling Std') plt.legend(loc='best') plt.title('Rolling Mean & Standard Deviation') plt.show() # Perform Dickey-Fuller test: print('Results of Dickey-Fuller Test:') dftest = adfuller(timeseries, autolag='AIC') dfoutput = pd.Series(dftest[0:4], index=['Test Statistic','p-value','#Lags Used','Number of Observations Used']) for key,value in dftest[4].items(): dfoutput['Critical Value (%s)'%key] = value print(dfoutput) test_stationarity(data.loc[1:200, '2016-12-31']) # 构建ARIMA模型 model = ARIMA(data.loc[1:200, '2015-01-31':'2016-12-31'], order=(2,1,2)) model_fit = model.fit(disp=0) # 预测2017年每个月的用水量 forecast = model_fit.forecast(steps=12)[0] # 输出预测结果 print(forecast) # 计算均方根误差 mse = mean_squared_error(data.loc[1:200, '2017-01-31':'2017-12-31'], forecast) rmse = np.sqrt(mse) print('RMSE: %.2f' % rmse) # 可视化预测结果 plt.plot(data.loc[1:200, '2017-01-31':'2017-12-31'].values.flatten(), label='Actual') plt.plot(forecast, label='Predicted') plt.legend() plt.show() ```

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