R语言实现金融数据的时间序列分析及建模
一 移动平均
移动平均能消除数据中的季节变动和不规则变动。若序列中存在周期变动,则通常以周期为移动平均项数。移动平均法可以通过数据显示出数据长期趋势的变动规律。
R可用filter()函数做移动平均。用法:filter(data,filter,sides)
1、简单移动平均
简单移动平均就是将n个观测值的平均数作为第(n+1)/2个的拟合值。当n为偶数时,需进行二次移动平均。简单移动平均假设序列长期趋势的斜率不变。
以我国1992到2014年的季度GDP数据为例。
data<-read.csv("gdpq.csv")
tdata<-ts(data,start=1992,freq=4)
m1<-filter(tdata,filter=c(rep(1/4,4)))
plot(tdata,xlab="时间",ylab="gdp")
lines(m1,col="red",cex=1.5)
代码运行结果如上图,红色表示拟合值,黑色表示真实值。
2、二次移动平均
二次移动平均即在一次移动平均的基础上再进行一次移动平均。一般两次移动平均的项数是一致的。二次移动平均假设序列长期趋势的斜率是随时间的变化而变化的。
二次移动平均长期趋势的拟合公式为:at=2M1t−M2t,其中M1t 表示第一次移动平均的拟合值,M2t表示二次移动平均的拟合值。
同样以上述数据为例,进行二次移动平均。代码如下:
plot(tdata,type="l",xlab="时间",ylab="季度GDP")
m2<-filter(m1,filter=c(rep(1/4,4)),sides=1)
lines(2*m1-m2,col="red",cex=2)
代码运行结果如上图所示,红色为二次移动的拟合值。
二 指数平滑
指数平滑的思想与移动平均是一样的,只是随着时间间隔的增加,加权的权重会呈指数衰减。它认为时间间隔越远的数据对当期数据的影响越小。R调用的函数为
HoltWinters(data, alpha=, beta=, gamma=,seasonal=c(“additive”,”multiple”)…)
1、简单指数平滑
简单指数平滑假设序列中不存在季节变动和系统的趋势变化。模型公式为:
Xt=axt+(1−a)Xt−1,0<a<1
a为平滑系数,Xt 为拟合值,xt 为真实值。一般指定X0=x1 ,并且a越大,平滑程度越弱。R语言中有函数可以通过最小化一步预测误差平方和的方法估计出a。以2010年到2014年消费者新心指数为例,并预测2015年前6个月的值。代码如下:
> data<-read.csv("consumer_cf.csv")
> newdata<-ts(data[,2],start=c(2010,1),freq=12)
> plot(newdata,type="o",cex.axis=1.5,cex.lab=1.5,
+ xlab="时间",ylab="消费者信心指数")
> a<-HoltWinters(newdata,beta=F,gamma=F)
> b<-HoltWinters(newdata,alpha=0.5,beta=F,gamma=F) #估计参数a
> b
Holt-Winters exponential smoothing without trend and without seasonal component.
Call:
HoltWinters(x = newdata, alpha = 0.5, beta = F, gamma = F)
Smoothing parameters:
alpha: 0.5
beta : FALSE
gamma: FALSE
Coefficients:
[,1]
a 105.2898
> pdata<-predict(a,6,prediction.interval = T)
> plot(a,pdata,type="o",xlab="时间",ylab="消费者信心指数")
代码运行结果如上所示。用HoltWinters()函数估计出来的a=0.78,且向后预测值为图中红色部分,黑色为真实值。这种预测方法预测出的值往往不够精确,因为它没有考虑序列中存在的其他变动。
2、Holt_Winters指数平滑
Holt_Winters指数平滑考虑了序列中存在的季节变动,这种方法对存在季节变动的经济数据有较好的拟合效果,可以用来进行向后预测。
加法季节模型:
Xt=a∗(xt−st)+(1−a)(at−1+bt−1
bt=β∗(Xt−Xt−1)+(1−β)bt−1
st=γ∗(xt−Xt)+(1−γ)st−p
其中p为季节变动的周期长度。其他含义同上。以上述的GDP数据为例,用HoltWinters指数平滑法分解GDP的水平,斜率及季节变动水平,并预测未来5年的值。代码如下:
> data<-read.csv("gdpq.csv")
> tdata<-ts(data,start=1992,freq=4)
> gdp.hw<-HoltWinters(tdata,seasonal="multi")
> plot(gdp.hw$fitted,type="o",main="分解图")
> plot(gdp.hw,type="o")
> pdata<-predict(gdp.hw,n.ahead=4*5)
> pdata
Qtr1 Qtr2 Qtr3 Qtr4
2015 149826.6 168126.7 176640.3 192627.9
2016 161252.4 180708.2 189616.2 206523.1
2017 172678.2 193289.7 202592.1 220418.2
2018 184104.1 205871.2 215568.0 234313.4
2019 195529.9 218452.8 228543.8 248208.5
> ts.plot(tdata,pdata,type="o",lty=1:2,col=c("red","black"))
代码中采用了加法模型。序列的分解图如上图所示。第二个图为模型对数据的拟合图,第三个图的虚线部分为后5年的预测。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
2025年刚开启,知乎上就出现了一个热帖: 2024年突然出现的经济下行,使各行各业都感觉到压力山大。有人说,大环境越来越不好了 ...
2025-01-27在数据分析的世界里,“对比”是一种简单且有效的方法。这就像两个女孩子穿同一款式的衣服,效果不一样。 很多人都听过“货比三 ...
2025-01-26数据指标体系 “数据为王”相信大家都听说过。当前,数据信息不再仅仅是传递的媒介,它成为了驱动经济发展的新燃料。对于企业而 ...
2025-01-26在职场中,当你遇到问题的时候,如果感到无从下手,或者抓不到重点,可能是因为你掌握的思维模型不够多。 一个好用的思维模型, ...
2025-01-25俗话说的好“文不如表,表不如图”,图的信息传达效率很高,是数据汇报、数据展示的重要手段。好的数据展示不仅需要有图,还要选 ...
2025-01-24数据分析报告至关重要 一份高质量的数据分析报告不仅能够揭示数据背后的真相,还能为企业决策者提供有价值的洞察和建议。 年薪70 ...
2025-01-24又到一年年终时,各位打工人也迎来了展示成果的关键时刻 —— 年终述职。一份出色的年终述职报告,不仅能全面呈现你的工作价值, ...
2025-01-23“用户旅程分析”概念 用户旅程图又叫做用户体验地图,它是用于描述用户在与产品或服务互动的过程中所经历的各个阶段、触点和情 ...
2025-01-22在竞争激烈的商业世界中,竞品分析对于企业的发展至关重要。今天,我们就来详细聊聊数据分析师写竞品分析的那些事儿。 一、明确 ...
2025-01-22在数据分析领域,Excel作为一种普及率极高且功能强大的工具,无疑为无数专业人士提供了便捷的解决方案。尽管Excel自带了丰富的功 ...
2025-01-17在这个瞬息万变的时代,许多人都在寻找能让他们脱颖而出的职业。而数据分析师,作为大数据和人工智能时代的热门职业,自然吸引了 ...
2025-01-14Python作为一门功能强大的编程语言,已经成为数据分析和可视化领域的重要工具。无论你是数据分析的新手,还是经验丰富的专业人士 ...
2025-01-10完全靠数据决策,真的靠谱吗? 最近几年,“数据驱动”成了商界最火的关键词之一,但靠数据就能走天下?其实不然!那些真正成功 ...
2025-01-09SparkSQL 结构化数据处理流程及原理是什么?Spark SQL 可以使用现有的Hive元存储、SerDes 和 UDF。它可以使用 JDBC/ODB ...
2025-01-09在如今这个信息爆炸的时代,数据已然成为企业的生命线。无论是科技公司还是传统行业,数据分析正在深刻地影响着商业决策以及未来 ...
2025-01-08“数据为王”相信大家都听说过。当前,数据信息不再仅仅是传递的媒介,它成为了驱动经济发展的新燃料。对于企业而言,数据指标体 ...
2025-01-07在职场中,当你遇到问题的时候,如果感到无从下手,或者抓不到重点,可能是因为你掌握的思维模型不够多。 一个好用的思维模型, ...
2025-01-06在现代企业中,数据分析师扮演着至关重要的角色。每天都有大量数据涌入,从社交媒体到交易平台,数据以空前的速度和规模生成。面 ...
2025-01-06在职场中,许多言辞并非表面意思那么简单,有时需要听懂背后的“潜台词”。尤其在数据分析的领域里,掌握常用术语就像掌握一门新 ...
2025-01-04在当今信息化社会,数据分析已成为各行各业的核心驱动力。它不仅仅是对数字进行整理与计算,而是在数据的海洋中探寻规律,从而指 ...
2025-01-03