python机器学习darts时间序列预测和分析

 更新时间:2024年01月26日 11:04:26   作者:程序员小寒  
这篇文章主要介绍了python机器学习darts时间序列预测和分析使用实例探索,有需要的朋友可以借鉴参考下,希望能够有所帮助,祝大家多多进步,早日升职加薪

python库darts

今天给大家分享一个神奇的 python 库,darts

https://github.com/unit8co/darts 

darts 是一个用于时间序列预测和分析的 Python 库。它支持多种时间序列模型,包括经典统计学模型和最新的机器学习模型,它还设计了简单直观的 API,使得即使是时间序列分析的初学者也能轻松上手。 

特点

darts 具有如下特点

  • 预测模型:darts 支持多种时间序列模型,包括经典统计学模型(如 ARIMA、指数平滑法)和最新的机器学习模型(如 Prophet、RNN)

  • 异常检测:darts 提供广泛的异常检测功能。例如,在时间序列上应用 PyOD 模型来获取异常分数。

  • 多变量支持:TimeSeries 可以是多变量的,即包含多个随时间变化的维度而不是单个标量值。

  • 分层协调:darts 提供了转换器来执行协调。这些可以使预测以尊重底层层次结构的方式进行累加。

  • 回归模型:可以插入任何 scikit-learn 兼容模型,以获得作为目标序列和协变量的滞后值函数的预测。

  • 可解释性:darts 能够使用 Shap 值解释一些预测模型。

  • 数据处理:轻松应用时间序列数据常见转换的工具。

  • Metrics:评估时间序列拟合的多种指标。

  • 回溯测试:使用移动时间窗口模拟历史预测的实用程序。

  • PyTorch Lightning 支持:所有深度学习模型均使用 PyTorch Lightning 实现,支持自定义回调、GPU/TPU 训练和自定义训练器等。

  • 过滤模型:darts 提供三种过滤模型,KalmanFilter、GaussianProcessFilter 和 MovingAverageFilter,它们允许过滤时间序列。

  • 数据集:darts.datasets 子模块包含一些流行的时间序列数据集,用于快速且可重复的实验。

库的安装

可以直接通过 pip 进行安装。

注意,需要对应的 python 版本大于等于 3.8

pip install darts

预测

首先我们通过 pandas 来加载数据集。

import pandas as pd
from darts import TimeSeries

# Read a pandas DataFrame
df = pd.read_csv("AirPassengers.csv", delimiter=",")

# Create a TimeSeries, specifying the time and value columns
series = TimeSeries.from_dataframe(df, "Month", "#Passengers")

# Set aside the last 36 months as a validation series
train, val = series[:-36], series[-36:]

接下来训练一个指数平滑模型,并对验证集进行预测。

from darts.models import ExponentialSmoothing
import matplotlib.pyplot as plt

model = ExponentialSmoothing()
model.fit(train)
prediction = model.predict(len(val), num_samples=1000)

series.plot()
prediction.plot(label="forecast", low_quantile=0.05, high_quantile=0.95)
plt.legend()

异常检测

首先,我们加载一个多元序列。

from darts.datasets import ETTh2Dataset

series = ETTh2Dataset().load()[:10000][["MUFL", "LULL"]]
train, val = series.split_before(0.6)

接下来,构建一个 k-means 异常评分器,在训练集上对其进行训练,并在验证集上使用它来获取异常分数。

from darts.ad import KMeansScorer

scorer = KMeansScorer(k=2, window=5)
scorer.fit(train)
anom_score = scorer.score(val)

然后构建一个二元异常检测器并通过训练分数对其进行训练,然后使用它对验证分数来获得二元异常分类

from darts.ad import QuantileDetector

detector = QuantileDetector(high_quantile=0.99)
detector.fit(scorer.score(train))
binary_anom = detector.detect(anom_score)

绘图展示

import matplotlib.pyplot as plt
series.plot()
(anom_score / 2. - 100).plot(label="computed anomaly score", c="orangered", lw=3)
(binary_anom * 45 - 150).plot(label="detected binary anomaly", lw=4)

以上就是python机器学习darts时间序列预测和分析的详细内容,更多关于python darts时间序列预测的资料请关注脚本之家其它相关文章!

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