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Skforecast：基于Scikit-Learn模型的时间序列预测工具

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简介：
简介：Skforecast是一款利用Scikit-Learn框架进行时间序列预测的Python工具，为用户提供了丰富的模型选择和灵活的预测功能。 skforecast 使用 scikit-learn 回归器进行时间序列预测。安装方法为：`pip install git+https://github.com/JoaquinAmatRodrigo/skforecast#master`，需要的依赖项包括 Python >= 3.7.1、numpy >= 1.20.1、pandas >= 1.2.2 和 tqdm >= 4.57.0。skforecast 允许从任何 scikit-learn 回归器创建自回归预测器，进行网格搜索以找到最佳超参数和滞后（预测变量），并包括外生变量作为预测变量。 时间序列是按时间顺序等间隔排列的数据序列。时间序列预测利用模型根据先前观察到的值来预测未来值，并且可以选择包含其他外部变量。使用时间序列时，通常不只是为了预测下一个元素 $(t+1)$ 的值。相反，最常见的目标是进行整个未来的长期预测。

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  • Skforecast：基于Scikit-Learn模型的时间序列预测工具
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    简介：Skforecast是一款利用Scikit-Learn框架进行时间序列预测的Python工具，为用户提供了丰富的模型选择和灵活的预测功能。 skforecast 使用 scikit-learn 回归器进行时间序列预测。安装方法为：`pip install git+https://github.com/JoaquinAmatRodrigo/skforecast#master`，需要的依赖项包括 Python >= 3.7.1、numpy >= 1.20.1、pandas >= 1.2.2 和 tqdm >= 4.57.0。skforecast 允许从任何 scikit-learn 回归器创建自回归预测器，进行网格搜索以找到最佳超参数和滞后（预测变量），并包括外生变量作为预测变量。 时间序列是按时间顺序等间隔排列的数据序列。时间序列预测利用模型根据先前观察到的值来预测未来值，并且可以选择包含其他外部变量。使用时间序列时，通常不只是为了预测下一个元素 $(t+1)$ 的值。相反，最常见的目标是进行整个未来的长期预测。
     
  • 基于时间序列的预测模型
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    本研究聚焦于开发和应用先进的统计与机器学习方法，以构建高效的时间序列预测模型，适用于金融市场、天气预报及工业自动化等领域。 本段落将介绍时间序列分析中的模型预测方法。首先将以ARMA (1, 1) 模型为例详细讲解点预测的技巧；接着以MA (1) 模型为例子，具体阐述区间预测的方法。最后，我们将使用EViews软件来进行实际的预测操作。
     
  • 基于ARIMA的时间序列预测分析_ARIMA模型_ARIMA拟合_时间序列模型预测_预测_
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    本研究运用ARIMA模型对时间序列数据进行深入分析与预测。通过优化参数选择，实现对给定数据集的最佳拟合，并探索其在实际场景中的应用价值。 对数据进行分析后，使用ARIMA模型进行拟合，并对未来情况进行预测。
     
  • 基于LSTM的时间序列预测模型
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    本研究探讨了利用长短期记忆网络（LSTM）对时间序列数据进行预测的有效性，旨在提升复杂动态系统预测精度。 LSTM时间序列预测是一种利用长短期记忆网络进行未来数据点估计的方法。这种方法特别适用于处理具有长期依赖性的时间序列数据，在金融、气象等领域有广泛应用。通过构建合适的模型架构，可以有效捕捉时间序列中的复杂模式，并对未来趋势做出准确的预测。
     
  • 基于MATLAB的GRU时间序列预测模型
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    本研究提出了一种基于MATLAB开发的门控循环单元（GRU）神经网络模型，专门用于处理和预测复杂的时间序列数据。通过优化参数配置与训练过程，该模型能够有效捕捉时间序列中的长期依赖关系，并在多个基准测试中展现出优越的性能。 门控循环单元是循环神经网络LSTM的一种变体，通常用于时间序列预测。与LSTM的门机制相比，GRU模型更为简化，仅包含两个门：更新门和重置门。
     
  • 基于GRU的时间序列预测模型.zip
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    本项目提供了一个使用门控循环单元（GRU）神经网络进行时间序列预测的模型。通过深度学习技术，有效捕捉数据中的长期依赖关系，适用于金融分析、气象预报等领域。 门控循环单元（Gated Recurrent Unit, GRU）是深度学习领域尤其是自然语言处理中的常用序列模型，用于处理时间序列数据并进行预测。GRU基于长短期记忆网络（LSTM），简化了结构以减少计算量的同时保持长期依赖性。本项目旨在通过MATLAB实现GRU模型，并使用该工具对时间序列数据进行预测。 MATLAB是一款广泛使用的数学软件，适用于数值分析和科学计算等领域，在机器学习方面提供了深度学习工具箱，使用户能够方便地构建与训练神经网络模型，包括GRU网络。GRU的主要特点在于其重置门（Reset Gate）和更新门（Update Gate）。其中，重置门负责决定过去信息中有多少需要被遗忘；而更新门则控制新旧信息的混合程度。这种机制有助于处理长序列数据时避免梯度消失或爆炸问题，并更好地捕捉长期依赖性。 在GRU.m文件中，可以期待看到以下内容： 1. 定义GRU网络结构：包括输入层、隐藏层和输出层以及具体的单元实现。 2. 数据预处理：加载名为“chickdata.mat”的数据集进行规范化与格式转换，以便于输入到GRU模型内。 3. 训练过程：定义损失函数（例如均方误差）、选择优化器（如Adam或随机梯度下降），并设置训练参数（包括批大小、迭代次数等）。 4. 预测和评估：使用经过训练的GRU模型对新的时间序列数据进行预测，并通过比较真实值与预测结果来评价模型性能。 chickdata.mat文件可能包含名为“chickweights”的时间序列数据集，记录了小鸡在不同日龄下的体重变化情况。这些数据将被分割为训练和测试两部分，在GRU模型中分别用于训练阶段以及验证其效果。 实际上，这种基于时间序列的预测方法可以应用于多个领域如金融市场、电力消耗及气象预报等场景下。通过采用GRU模型，能够识别出潜在的数据周期性和趋势性特征以提高预测精度。利用MATLAB中的深度学习工具箱不仅可以快速验证相关概念的有效性，还能为解决实际问题提供实用方案。 综上所述，本项目展示了如何使用MATLAB的深度学习工具包构建并训练GRU模型来进行时间序列预测，并通过这个过程帮助用户更好地理解GRU的工作原理及其在实践中的应用。
     
  • Python工具箱：支持scikit-learn的时间序列面板数据分析库
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    这是一个专为时间序列面板数据设计的数据分析库，兼容scikit-learn接口，提供高效且易于使用的Python工具，助力复杂数据分析与建模。 A Python toolbox compatible with scikit-learn for working with time series and panel data.
     
  • 时间序列预测：基于机器学习的时间序列分析模型
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    本研究探讨了利用机器学习技术进行时间序列预测的方法与应用，介绍了多种先进的时间序列分析模型，并评估其在不同场景下的性能。 机器学习的时间序列预测涉及使用不同的模型来预测给定货币图表中的市场价格。 所需依赖项包括：numpy为必需；而tensorflow与xgboost则可选安装以增加多样性。此代码已在Python版本2.7.14、3.6.0上进行了测试。 获取数据方面，有一个内置的数据提供程序可以使用。所有模型都已经通过加密货币图表进行过测试。 提取到的资料格式包括标准安全性：日期，最高价，最低价，开盘价，收盘价，交易量和加权平均值等信息。这些特征与特定的时间序列特性无关，并且可以通过子集或超集训练。 要获取数据，请从根目录运行以下脚本： # 获取默认货币对如BTC_ETH、BTC_LTC、BTC_XRP、BTC_ZEC的所有时间段的数据。 $ .run_fetch.py 这将提取Poloniex中所有可用的时间段（天，4小时，2小时，30分钟，15分钟，5分钟）数据，并将其存储在_data目录下。
     
  • 时间序列预测-基于VMD-Attention-LSTM的模型
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    本研究提出了一种结合变分模态分解（VMD）、注意力机制及长短期记忆网络（LSTM）的时间序列预测模型，旨在提升复杂数据序列的预测精度和效率。 基于VMD-Attention-LSTM的时间序列预测模型（代码仅使用了一个较小数据集进行训练及预测，内含使用逻辑，适合初学者观看；模型结构是可行的，有能力者可尝试使用更大规模的数据集进行训练）。
     
  • 基于ARIMA的时间序列销量预测模型
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    本研究提出了一种基于ARIMA算法的时间序列分析方法，用于准确预测产品销售量。通过历史数据建模，该模型能够有效捕捉和预测销量趋势与季节性变化。 ARIMA模型是时间序列分析中的一个重要工具，在商业领域特别是销售预测方面应用广泛。它能处理非稳定的时间序列数据，并通过捕捉趋势、季节性和随机波动来生成准确的未来值预测。 该模型由三个主要部分构成： 1. 自回归（AR）：这部分基于历史观测值的线性组合进行预测，例如AR(p)模型会考虑过去p期的数据对当前的影响。 2. 移动平均（MA）：移动平均模型则根据过去的误差项来预测未来的值。对于MA(q)，它将考虑q个先前的误差项以影响现在的预测。 3. 整合（I）：整合部分用于处理非平稳时间序列，通过差分方法使数据变为平稳状态。 使用ARIMA进行销售预测时需遵循以下步骤： 1. **探索与预处理**：对销售数据进行可视化分析，检查是否存在趋势、季节性等特性。如果发现非平稳的时间序列，则需要对其进行相应的差分操作以达到平稳。 2. **确定参数**：通过自相关函数（ACF）和偏自相关函数（PACF）图来选择适当的AR和MA阶数p和q以及差分次数d，其中p代表自回归项的数目，q表示移动平均项的数量，而d是使数据平稳化所需的差分数。 3. **模型识别**：尝试多种(p,d,q)组合，并用AIC（Akaike Information Criterion）或BIC（Bayesian Information Criterion）来评估不同参数配置下的拟合优度和复杂性水平，从而挑选最佳的设置。 4. **估计模型**：基于选定的参数计算ARIMA模型中的系数。这通常通过极大似然法或最小二乘法实现。 5. **诊断检查**：查看残差图以确保没有剩余的趋势或者季节模式，并且残差应该满足白噪声特性。如果不符合这些条件，可能需要调整模型结构或考虑更复杂的版本如SARIMA（Seasonal ARIMA）。 6. **验证与预测**：利用测试集数据对所构建的模型进行评估并检查其性能表现。若结果令人满意，则可以使用该模型对未来销售情况进行预测。 7. **解释应用**：理解预测输出，并将其转化为实际业务决策，例如调整库存水平或营销策略等。 通过深入学习和实践相关的代码、数据集以及说明文档等内容，你可以更好地掌握ARIMA模型的应用技巧并解决具体的商业问题。不断优化和完善你的模型将有助于提高其准确性和实用性。