关于数据挖掘:R语言模拟和预测ARIMA模型随机游走模型RW时间序列趋势可视化

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当一个序列遵循随机游走模型时,就说它是非安稳的。咱们能够通过对工夫序列进行一阶差分来对其进行安稳化,这将产生一个安稳序列,即零均值白噪声序列。例如,股票的股价遵循随机游走模型,收益序列(价格序列的差分)将遵循白噪声模型。

让咱们更具体地理解这种景象。

因为随机游走序列的差分是白噪声序列,咱们能够说随机游走序列是零均值白噪声序列的累积和(即积分)。有了这些信息,咱们能够以 ARIMA 模型的模式定义 Random Walk 系列,如下所示:

ARIMA(0,1,0)
其中
- 自回归局部,p = 0
- 积分局部,d = 1
- 挪动均匀局部,q = 0

模仿随机游走序列

咱们当初能够通过为 arima.sim() 函数提供适当的参数来模仿 R 中的随机游走序列,如下所示:

R <- arima.sim

咱们能够应用该 plot.ts() 函数绘制新生成的序列。

> plot.ts

正如咱们能够分明地察看到的,这是一个非安稳序列,它的均值和标准偏差随工夫变动不是恒定的。

一阶差分序列

为了使序列安稳,咱们取序列的一阶差分。

if <- diff

绘制时,您会留神到差分序列相似于白噪声。

该 RW_diff 序列的统计数据计算如下:

> mean(Rf)
> sd(Wf)

 

带偏移的随机游走序列

咱们模仿的上述随机游走序列在均值左近高低彷徨。然而,咱们能够让随机游走系列追随回升或降落趋势,称为偏移。为此,咱们为函数提供了一个额定的参数均值 / 截距 arima.sim()。这个截距是模型的斜率。咱们还能够更改模仿序列的标准差。在上面的代码中,咱们提供了 1 的平均值和 5 的标准差。

> Rt <- arima.sim
> plot.ts

预计随机游走模型

为了拟合具备工夫序列偏移的随机游走模型,咱们将遵循以下步骤

  1. 取数据的一阶差分。
  2. arima() 应用阶数为 的函数 将白噪声模型拟合到差分数据 c(0,0,0)
  3. 绘制原始工夫序列图。
  4. abline() 通过提供通过将白噪声模型拟合为斜率失去的截距,应用该函数增加预计趋势。

1. 一阶差分

为了使这个数列安稳,咱们将取数列的差值。

> plot.ts

2. 将白噪声模型拟合到差分数据

咱们当初能够应用该 arima() 函数将白噪声模型拟合到差分数据。

> whodl <- arima

咱们能够看到拟合的白噪声模型的截距为 0.67。

3. 绘制原始随机游走数据

这能够应用以下命令实现:

> plot.ts

4. 增加预计趋势

当初在同一个图上,咱们要增加预计的趋势。在本课开始时,咱们解释了随机游走序列如何是零均值白噪声序列的累积和(即积分)。因而,截距实际上是咱们随机游走序列的斜率。

咱们能够应用函数绘制趋势线 abline(a,b),其中 a 是截距,b 是线的斜率。在咱们的例子中,咱们将指定白噪声模型的“a=0”和“b=intercept”。

> abline

预计的趋势线将增加到咱们的图中。


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正文完
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