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数学建模暑期集训25:时间序列+Spss实操


前言

在本专栏的第二十一、二十二、二十三三篇曾记录过matlab实现时间序列的方式。时间序列这块内容理论性强,且有一定的编程难度。本文将结合清风老师的视频​​清风:数学建模算法、编程和写作培训的视频课程以及Matlab等软件教学​​重新回顾一下时间序列,并使用Spss进行一键式操作。

数学建模暑期集训25:时间序列+Spss实操_机器学习

时间序列分解

时间序列是某个指标数值长期变化的数值表现。为了研究时间序列的规律性,可以将时间序列分解为四种形式。

数学建模暑期集训25:时间序列+Spss实操_机器学习_02

长期趋势:T

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季节趋势:S

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循环变动:C

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不规则变动:I

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叠加模型和乘积模型

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下面放一些具体的模型,从应用角度来说,不用深入理解。

指数平滑模型

Simple模型

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这个模型只能预测下一期的数据。

线性趋势模型(linear trend)

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阻尼趋势模型(Damped trend)

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简单季节性(Simple seasonal)

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温特加法模型(Winters’ additive)

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温特乘法模型(Winters’ multiplicative)

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相关知识扩充

时间序列的平稳性(stationary series)

数学建模暑期集训25:时间序列+Spss实操_算法_14

差分方程

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AR§-p阶自回归模型(auto regressive)

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MA(q)-q阶移动平均模型(moving average)

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ARMA(p,q)自回归移动平均模型

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ACF自相关系数

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PACF偏自相关函数

偏自相关函数PACF描述的是在给定中间观测值的条件下,时间序列观测值预期过去的观测值之间的线性相关性。

模型的识别

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ARIMA(p,d,q)差分自回归移动平均模型模型

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SARIMA(Seasonal ARIMA)季节性差分自回归移动平均模型模型

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SPSS实操:例题、产品销售数据预测

数据展示

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目的:根据上面的数据预测未来时间的销量。

数据处理

首先需要将数据的时间转换成“时间格式”

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数学建模暑期集训25:时间序列+Spss实操_数据_25


转换完之后,生成的DATE就是时间数据。

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绘制时间序列图

分析->时间序列预测->序列图

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注:这里的差异就是差分确定之后,画出时间序列图

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建立传统模型

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方法选择 专家建模器,之后,SPSS会自动计算各个模型,从中返回出效果最好的模型。此题最好模型为

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离群值以及其它参数设定

再次进入上一步的面板,这次勾选下图里面的选项。

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这里说明预测到2020年第四季度为止。

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数据分析

设置好参数后,点击“确定”,就会出现结果。

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模型拟合度主要看R方和正态化BIC。

R方越接近1说明拟合程度越好。

BIC用于评价模型的复杂程度,具体数值有待查验。预测效果图:

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总结

SPSS的专家建模法可以自动筛选出最优的预测模型。
运用该方法得到预测模型后,再去查看该模型的公式和相关理论,对指标作出合理解释。这样就能完美地运用到论文之中。


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