Prognoseprobleme basierend auf Zeitreihen

🔜 Es hat breite Anwendungsmöglichkeiten in vielen Bereichen, wie z. B. Börsenprognosen, Wettervorhersagen, Verkehrsflussvorhersagen usw. In diesem Artikel konzentrieren wir uns auf die Grundprinzipien der Zeitreihenprognose und häufig verwendete Prognosemethoden und geben spezifische Codebeispiele, die Ihnen helfen, den Implementierungsprozess der Zeitreihenprognose eingehend zu erlernen.

1. Das Grundprinzip der Zeitreihenprognose

Das Grundprinzip der Zeitreihenprognose besteht darin, historische Daten zu verwenden, um auf zukünftige Werte oder Trends zu schließen. Seine Grundannahme besteht darin, dass eine bestimmte Beziehung zwischen zukünftigen Daten und vergangenen Daten besteht und dass vergangene Daten zur Vorhersage zukünftiger Daten verwendet werden können. Zeitreihenvorhersagen umfassen normalerweise die folgenden Schritte:

Datenerfassung: Sammeln Sie Beobachtungsdaten über einen bestimmten Zeitraum, einschließlich der Zeit und der entsprechenden Werte.

Datenvorverarbeitung: Vorverarbeitung der gesammelten Daten, einschließlich Glättung, Verarbeitung fehlender Werte, Verarbeitung von Ausreißern usw.

Datenvisualisierung: Verwenden Sie Diagramme und andere Methoden zur Visualisierung von Daten, um die Beobachtung von Datentrends, Saisonalität und anderen Merkmalen zu erleichtern.

Modellanpassung: Wählen Sie ein geeignetes Vorhersagemodell basierend auf den beobachteten Datenmerkmalen aus. Zu den häufig verwendeten Modellen gehören das ARIMA-Modell, das SARIMA-Modell, das neuronale Netzwerkmodell usw.
1. Modellbewertung: Verwenden Sie bestimmte Indikatoren, um den Vorhersageeffekt des Modells zu bewerten, z. B. den quadratischen Mittelwertfehler (RMSE) usw.
2. Modellanwendung: Wenden Sie das Modell auf zukünftige Vorhersagen an und erhalten Sie Vorhersageergebnisse.
4. 2. Gängige Methoden der Zeitreihenvorhersage
5. ARIMA-Modell
6. Das ARIMA-Modell (AutoRegressive Integrated Moving Average) ist ein häufig verwendetes lineares Zeitreihenmodell und wird häufig in der Zeitreihenvorhersage verwendet. Es besteht aus drei Teilen: Autoregression (AR), Differenz (I) und gleitender Durchschnitt (MA).

Codebeispiel des ARIMA-Modells (unter Verwendung der Statistikmodellbibliothek von Python):

from statsmodels.tsa.arima_model import ARIMA

# 训练ARIMA模型
model = ARIMA(data, order=(p, d, q))
model_fit = model.fit(disp=0)

# 预测未来一段时间的数值
forecast = model_fit.forecast(steps=n)

1. SARIMA-Modell
   SARIMA-Modell (Seasonal AutoRegressive Integrated Moving Average) ist eine Erweiterung des ARIMA-Modells, geeignet für Zeitreihendaten mit Saisonalität. Es fügt eine saisonale Komponente basierend auf dem ARIMA-Modell hinzu.

SARIMA-Modellcodebeispiel:

from statsmodels.tsa.statespace.sarimax import SARIMAX

# 训练SARIMA模型
model = SARIMAX(data, order=(p, d, q), seasonal_order=(P, D, Q, S))
model_fit = model.fit(disp=0)

# 预测未来一段时间的数值
forecast = model_fit.forecast(steps=n)

2. LSTM-Modell
   LSTM-Modell (Long Short-Term Memory) ist ein häufig verwendetes neuronales Netzwerkmodell, das sich besonders für Zeitreihenvorhersageprobleme eignet. Es ist in der Lage, langfristige Abhängigkeiten von Zeitreihen zu erfassen.

Codebeispiel eines LSTM-Modells (unter Verwendung der Keras-Bibliothek von Python):

from keras.models import Sequential
from keras.layers import LSTM, Dense

# 构建LSTM模型
model = Sequential()
model.add(LSTM(units=64, input_shape=(None, 1)))
model.add(Dense(units=1))

# 编译模型
model.compile(optimizer='adam', loss='mean_squared_error')

# 训练模型
model.fit(x_train, y_train, epochs=10, batch_size=32)

# 预测未来一段时间的数值
forecast = model.predict(x_test)

3. Zusammenfassung
3. Die Vorhersage von Zeitreihen ist eine wichtige und herausfordernde Aufgabe, die eine angemessene Vorverarbeitung und Merkmalsextraktion von Daten sowie die Auswahl eines geeigneten Modells für die Vorhersage erfordert. In diesem Artikel werden die Grundprinzipien und häufig verwendeten Prognosemethoden der Zeitreihenprognose vorgestellt und entsprechende Codebeispiele aufgeführt. Wir hoffen, dass die Leser durch das Studium dieses Artikels ihr Verständnis der Zeitreihenvorhersage vertiefen und diese anhand spezifischer Codebeispiele üben können.
   

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonPrognoseprobleme basierend auf Zeitreihen. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!