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
在现代信息技术的广阔世界中,大数据架构师扮演着至关重要的角色。他们不仅引领着企业的数据战略,还通过技术创新推动业务的不断 ...
2024-11-04在当今数字化时代,数据分析师已成为企业关键角色,帮助决策者通过数据驱动的洞察实现业务目标。成为一名成功的数据分析师,需要 ...
2024-11-03在当今数字化的世界中,数据分析已经成为推动商业决策的关键因素。随着公司和组织越来越依赖数据来驱动业务战略,对数据分析专 ...
2024-11-03《Python数据分析极简入门》 第2节 2 Pandas数据类型 Pandas 有两种自己独有的基本数据结构。需要注意的是,它固然有着两种数据 ...
2024-11-01《Python数据分析极简入门》 第2节 1 Pandas简介 说好开始学Python,怎么到了Pandas? 前面说过,既然定义为极简入门,我们只抓 ...
2024-10-31在当今数据驱动的世界中,数据科学与工程专业的重要性愈发凸显。无论是推动技术进步,还是在商业决策中提供精准分析,这一专业都 ...
2024-10-30在当今信息爆炸的时代,数据已成为企业决策和战略制定的核心资源。爬虫工程师因此成为数据获取和挖掘的关键角色。本文将详细介绍 ...
2024-10-30在当今数据驱动的世界中,数据分析是揭示商业洞察和推动决策的核心力量。选择合适的数据分析工具对于数据专业人士而言至关重要。 ...
2024-10-30能源企业在全球经济和环境保护双重压力下,正面临前所未有的挑战与机遇。数字化转型作为应对这些挑战的关键手段,正在深刻变革传 ...
2024-10-30近年来,随着数据科学的逐步发展,Python语言的使用率也越来越高,不仅可以做数据处理,网页开发,更是数据科学、机器学习、深度 ...
2024-10-30大数据分析师证书 针对不同知识,掌握程度的要求分为【领会】、【熟知】、【应用】三个级别,考生应按照不同知识要求进行学习。 ...
2024-10-30《Python数据分析极简入门》 附:Anaconda安装教程 注:分Windows系统下安装和MacOS系统安装 1. Windows系统下安装 第一步清华大 ...
2024-10-29拥抱数据分析的世界 - 成为一名数据分析工程师是一个充满挑战和机遇的职业选择。要成功地进入这个领域,你需要掌握一系列关键技 ...
2024-10-28降本增效:管理战略的关键 企业管理中的降本增效不仅是一项重要的战略举措,更是激发竞争力、提高盈利能力的关键。这一理念在当 ...
2024-10-28企业数字化是指利用数字技术和信息化手段,对企业的各个方面进行改造和优化,以提升生产效率、服务质量和市场竞争力的过程。实现 ...
2024-10-28数据科学专业毕业后,毕业生可以选择从事多种不同的岗位和领域。数据科学是一个快速发展且广泛应用的领域,毕业生在企业、学术界 ...
2024-10-28学习数据科学与大数据技术是当今职业发展中至关重要的一环。从基础到高级,以下是一些建议的课程路径: 基础课程: Python编程 ...
2024-10-28在信息技术和数据科学领域,数据架构师扮演着至关重要的角色。他们负责设计和管理企业中复杂的数据基础设施,以支持数据驱动的决 ...
2024-10-28进入21世纪以来,随着信息技术的迅猛发展,大数据已经成为全球最具影响力的技术之一,并成为企业数字化转型的核心驱动力。大数据 ...
2024-10-28随着科技的迅猛发展,数字化转型已成为现代企业保持竞争力和推动增长的关键战略之一。数字化不仅仅是技术的应用,它代表着一种全 ...
2024-10-28