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Python比较两个时间序列在图形上是否相似

科技绿洲 来源:Python实用宝典 作者:Python实用宝典 2023-10-16 11:33 次阅读

比较两个时间序列在图形上是否相似,可以通过以下方法:

  1. 可视化比较:将两个时间序列绘制在同一张图上,并使用相同的比例和轴标签进行比较。可以观察它们的趋势、峰值和谷值等特征,从而进行比较。
  2. 峰值和谷值比较:通过比较两个时间序列中的峰值和谷值来进行比较。可以比较它们的幅度和位置。
  3. 相关性分析:计算两个时间序列之间的相关系数,从而确定它们是否存在线性关系。如果它们的相关系数接近1,则它们趋势相似。
  4. 非线性方法:使用非线性方法来比较两个时间序列,如动态时间规整、小波变换等。这些方法可以帮助捕捉两个时间序列之间的相似性。

需要注意的是,图形上的相似性并不能完全代表两个时间序列之间的相似性,因为同一个图形可以对应着不同的时间序列。因此,在进行时间序列的比较时,需要综合考虑多个方面的信息

1.准备

开始之前,你要确保Pythonpip已经成功安装在电脑上,如果没有,可以访问这篇文章:超详细Python安装指南 进行安装。

**(可选1) **如果你用Python的目的是数据分析,可以直接安装Anaconda:Python数据分析与挖掘好帮手—Anaconda,它内置了Python和pip.

**(可选2) **此外,推荐大家用VSCode编辑器,它有许多的优点:Python 编程的最好搭档—VSCode 详细指南

请选择以下任一种方式输入命令安装依赖

  1. Windows 环境 打开 Cmd (开始-运行-CMD)。
  2. MacOS 环境 打开 Terminal (command+空格输入Terminal)。
  3. 如果你用的是 VSCode编辑器 或 Pycharm,可以直接使用界面下方的Terminal.
pip install matplotlib
pip install numpy

2. 使用Matplotlib可视化比较两个时间序列

import matplotlib.pyplot as plt

# 生成时间序列数据
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y1 = [10, 15, 13, 17, 20]
y2 = [8, 12, 14, 18, 22]

# 绘制两个时间序列的折线图
plt.plot(x, y1, label='y1')
plt.plot(x, y2, label='y2')

# 设置图形属性
plt.xlabel('Time')
plt.ylabel('Value')
plt.title('Comparison of two time series')
plt.legend()

# 显示图形
plt.show()

2. 计算两个时间序列的相关系数:

import numpy as np

# 生成时间序列数据
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y1 = [10, 15, 13, 17, 20]
y2 = [8, 12, 14, 18, 22]

# 计算相关系数
corr = np.corrcoef(y1, y2)[0, 1]

# 输出结果
print('Correlation coefficient:', corr)

3.使用Python实现动态时间规整算法(DTW):

import numpy as np

# 生成时间序列数据
x = [1, 2, 3, 4, 5]
y1 = [10, 15, 13, 17, 20]
y2 = [8, 12, 14, 18, 22]

# 动态时间规整算法
def dtw_distance(ts_a, ts_b, d=lambda x, y: abs(x - y)):
    DTW = {}

    # 初始化边界条件
    for i in range(len(ts_a)):
        DTW[(i, -1)] = float('inf')
    for i in range(len(ts_b)):
        DTW[(-1, i)] = float('inf')
    DTW[(-1, -1)] = 0

    # 计算DTW矩阵
    for i in range(len(ts_a)):
        for j in range(len(ts_b)):
            cost = d(ts_a[i], ts_b[j])
            DTW[(i, j)] = cost + min(DTW[(i-1, j)], DTW[(i, j-1)], DTW[(i-1, j-1)])

    # 返回DTW距离
    return DTW[len(ts_a)-1, len(ts_b)-1]

# 计算两个时间序列之间的DTW距离
dtw_dist = dtw_distance(y1, y2)

# 输出结果
print('DTW distance:', dtw_dist)
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