Czym jest okno kroczące?

Manipulowanie danymi szeregów czasowych w R

Harrison Brown

Graduate Researcher in Geography

Okna

Okno to ograniczony zakres obserwacji

Analogia koncepcyjna pokazująca podobieństwo między oknem szeregu czasowego a paskiem przewijania monitora.

Okna

Oryginalne dane:

Wykres szeregu czasowego FTSE z ogólnym trendem wzrostowym.

Okno:

Wykres okna szeregu czasowego na podstawie danych FTSE. Okno obejmuje lata 1992–1993 i stanowi podzbiór danych z lat 1991–1999.

Globalne statystyki opisowe

mean(ftse)

[1] 3565.643

autoplot(ftse) + 
  geom_hline(
    yintercept = mean(ftse)
  ) + 
  ...

Średnia globalna:

Wykres szeregu czasowego FTSE z niebieską przerywaną poziomą linią na poziomie około 3 500, reprezentującą globalną średnią zbioru danych.

Okno kroczące

Miara zmian statystyk w czasie

Wykres szeregu czasowego FTSE.

Średnia krocząca zaznaczona na czerwono, nałożona na oryginalne dane

Wykres szeregu czasowego FTSE z nałożoną czerwoną linią średniej kroczącej. Średnia krocząca blisko podąża za oryginalnym szeregiem i wykazuje ogólny trend wzrostowy.

Okna kroczące z zoo

zoo::rollmean()
zoo::rollsum()
zoo::rollmax()

rollmean(ftse,
         k = 30,
         align = 'right',
         fill = NA)

Argumenty okna

ftse_rm_right <-
  rollmean(ftse,
           k = 7,
           align = "right",
           fill = NA)

k: Rozmiar okna
align: Wyrównanie okna
fill: Wartości poza zakresem okna

ftse_rm_right

[1]    NA
[2]    NA
[3]    NA
[4]    NA
[5]    NA          
[6]    NA
[7]    2465.971
[8]    2475.229
[9]    2482.414
...

Wartości NA

ftse_rm_right

 [1]    NA
 [2]    NA
 [3]    NA
 [4]    NA
 [5]    NA          
 [6]    NA
 [7]    2465.971
 [8]    2475.229
 [9]    2482.414
...

sum(is.na(ftse_rm_right))

[1] 6

Wyrównanie okna

Wyrównania:

Wyrównanie do prawej

data_rm <- rollmean(
  data,
  k = 7,
  fill = NA,
  align = "right"
)

Wykres szeregu czasowego z nałożonym oknem wyrównanym do prawej. Diagram pokazuje, jak argument wyrównania określa położenie wyniku funkcji kroczącej względem danych. Wyrównanie do prawej umieszcza wynik po prawej stronie okna.

Wyrównanie okna

Wyrównania:

Wyrównanie do lewej

data_rm <- rollmean(
  data,
  k = 7,
  fill = NA,
  align = "left"
)

Wykres szeregu czasowego z nałożonym oknem wyrównanym do lewej. Diagram pokazuje, jak argument wyrównania określa położenie wyniku funkcji kroczącej względem danych. Wyrównanie do lewej umieszcza wynik po lewej stronie okna.

Wyrównanie okna

Wyrównania:

Wyrównanie do środka

data_rm <- rollmean(
  data,
  k = 7,
  fill = NA,
  align = "center"
)

Wykres szeregu czasowego z nałożonym oknem wyrównanym do środka. Diagram pokazuje, jak argument wyrównania określa położenie wyniku funkcji kroczącej względem danych. Wyrównanie do środka umieszcza wynik w środku okna.

Czas na ćwiczenia!

Manipulowanie danymi szeregów czasowych w R