Introducció
L'anàlisi de sèries temporals és una branca de l'estadística que es dedica a l'estudi de dades recollides en intervals de temps successius. Aquest tipus d'anàlisi és crucial en molts camps, com ara la meteorologia, l'economia, la medicina i la gestió de negocis, per predir tendències futures basades en dades històriques.
Objectius del Mòdul
- Comprendre els conceptes bàsics de les sèries temporals.
- Aprendre a manipular i visualitzar dades de sèries temporals en R.
- Aplicar models estadístics per a la predicció de sèries temporals.
Conceptes Bàsics
Components d'una Sèrie Temporal
- Tendència (Trend): La direcció general en què es mou la sèrie temporal a llarg termini.
- Estacionalitat (Seasonality): Patrons que es repeteixen a intervals regulars de temps.
- Cicle (Cycle): Fluctuacions a llarg termini que no són regulars com l'estacionalitat.
- Soroll (Noise): Variabilitat aleatòria que no es pot explicar per la tendència, l'estacionalitat o el cicle.
Tipus de Sèries Temporals
- Univariades: Sèries temporals amb una sola variable.
- Multivariades: Sèries temporals amb múltiples variables.
Manipulació de Dades de Sèries Temporals en R
Paquets Necessaris
install.packages("forecast") install.packages("tseries") install.packages("zoo") install.packages("xts")
Importació de Dades
Conversió a Objecte de Sèrie Temporal
Visualització de Sèries Temporals
Descomposició de Sèries Temporals
Descomposició Clàssica
Descomposició STL (Seasonal and Trend decomposition using Loess)
Modelatge de Sèries Temporals
Model ARIMA (AutoRegressive Integrated Moving Average)
- Identificació del Model:
- Autocorrelation Function (ACF): Per identificar la part MA (Moving Average).
- Partial Autocorrelation Function (PACF): Per identificar la part AR (AutoRegressive).
- Ajust del Model:
- Predicció:
Model Exponential Smoothing (ETS)
ets_fit <- ets(ts_data) summary(ets_fit) forecasted_ets <- forecast(ets_fit, h=12) plot(forecasted_ets)
Exercicis Pràctics
Exercici 1: Descomposició de Sèries Temporals
- Importa un conjunt de dades de sèries temporals.
- Converteix les dades a un objecte de sèrie temporal.
- Descompon la sèrie temporal utilitzant la descomposició clàssica i STL.
- Interpreta els components descompostos.
Exercici 2: Modelatge i Predicció amb ARIMA
- Ajusta un model ARIMA a les dades de sèries temporals.
- Realitza una predicció per als propers 12 mesos.
- Visualitza els resultats de la predicció.
Solucions
Solució Exercici 1
# Importació de dades data <- read_csv("path/to/your/timeseries.csv") # Conversió a objecte de sèrie temporal ts_data <- zoo(data$Value, order.by = as.Date(data$Date, format="%Y-%m-%d")) # Descomposició clàssica decomposed <- decompose(ts_data) plot(decomposed) # Descomposició STL stl_decomposed <- stl(ts_data, s.window="periodic") plot(stl_decomposed)
Solució Exercici 2
# Ajust del model ARIMA fit <- auto.arima(ts_data) summary(fit) # Predicció forecasted <- forecast(fit, h=12) plot(forecasted)
Conclusió
En aquest mòdul, hem après els conceptes bàsics de les sèries temporals, com manipular i visualitzar dades de sèries temporals en R, i com aplicar models estadístics per a la predicció. Aquestes habilitats són fonamentals per a l'anàlisi de dades en molts camps i proporcionen una base sòlida per a l'aprenentatge avançat en anàlisi de sèries temporals.
Programació en R: De Principiant a Avançat
Mòdul 1: Introducció a R
- Introducció a R i RStudio
- Sintaxi Bàsica de R
- Tipus de Dades i Estructures
- Operacions i Funcions Bàsiques
- Importació i Exportació de Dades
Mòdul 2: Manipulació de Dades
- Vectors i Llistes
- Matrius i Arrays
- Data Frames
- Factors
- Manipulació de Dades amb dplyr
- Manipulació de Cadenes
Mòdul 3: Visualització de Dades
- Introducció a la Visualització de Dades
- Gràfics Base de R
- Conceptes Bàsics de ggplot2
- ggplot2 Avançat
- Visualitzacions Interactives amb plotly
Mòdul 4: Anàlisi Estadística
- Estadístiques Descriptives
- Distribucions de Probabilitat
- Proves d'Hipòtesi
- Correlació i Regressió
- ANOVA i Proves de Chi-Cuadrat
Mòdul 5: Gestió Avançada de Dades
- Gestió de Dates i Hores
- Reestructuració de Dades
- Treballant amb Grans Conjunts de Dades
- Web Scraping
- APIs i JSON
Mòdul 6: Conceptes Avançats de Programació
- Escriure Funcions
- Depuració i Gestió d'Errors
- Programació Orientada a Objectes en R
- Programació Funcional
- Computació Paral·lela
Mòdul 7: Aprenentatge Automàtic amb R
- Introducció a l'Aprenentatge Automàtic
- Preprocessament de Dades
- Aprenentatge Supervisat
- Aprenentatge No Supervisat
- Avaluació i Ajust de Models
Mòdul 8: Temes Especialitzats
- Anàlisi de Sèries Temporals
- Anàlisi de Dades Espacials
- Mineria de Text i Processament del Llenguatge Natural
- Bioinformàtica amb R
- Anàlisi de Dades Financeres