eviews应用时间序列分析课程课件.ppt

1、应用时间序列分析,Eviews软件应用实验,2,教材： 王振龙、胡永宏编著应用时间序列分析. 科学学出版社，2007 参考书目： 王燕编著应用时间序列分析中国人民大学出版社，2005 王黎明等编著应用时间序列分析.复旦大学出版社，2009,教材及参考书目,3,【实验目的】熟悉Eviews的操作：菜单方式，命令方式；练习并掌握与时间序列分析相关的函数操作。 【实验内容】 一、EViews软件的常用菜单方式和命令方式； 二、各种常用差分函数表达式,实验一 Eviews软件功能概述,4,EViews 是在大型计算机的TSP (Time Series Processor)软件包基础上发展起来的新版本，

2、是一组处理时间序列数据的有效工具。1981年QMS (Quantitative Micro Software) 公司在Micro TSP基础上直接开发成功 EViews 并投入使用。虽然 EViews是由经济学家开发的并大多在经济领域应用，但它的适用范围不应只局限于经济领域。 EViews得益于WINDOWS的可视的特点，能通过标准的WINDOWS菜单和对话框，用鼠标选择操作，并且能通过标准的WINDOWS技术来使用显示于窗口中的结果。此外，还可以利用EViews的强大的命令功能和它的大量的程序处理语言，进入命令窗口修改命令，并可以将计算工作的一系列操作建立成相应的计算程序，并存储，则可以通过

3、直接运行程序来完成你的工作。,实验一 Eviews软件功能概述,5,EViews 窗口 EViews 窗口由如下五个部分组成：标题栏、主菜单、命令窗口、状态线、工作区。 标题栏：它位于主窗口的最上方。你可以单击 EViews 窗口的任何位置使 EViews 窗口处于活动状态。 主菜单：点击主菜单会出现一个下拉菜单，在下拉菜单中可以单击选择显现项。 命令窗口：菜单栏下面是命令窗口。把EViews 命令输入该窗口，按回车键即执行该命令。,实验一 Eviews软件功能概述,6,状态线：窗口的最底端是状态线，它被分成几个部分。左边部分有时提供EViews 发送的状态信息；往右接下来的部分是 EView

4、s寻找数据和程序的预设目录；最后两部分显示预设数据库和工作文件的名称。 工作区：位于窗口中间部分的是工作区。EViews 在这里显示各个目标窗口。 关闭 EViews 在主菜单上选择File/Close或按ALT-F4键来关闭EViews ；可单击 EViews 窗口右上角的关闭方块。,实验一 Eviews软件功能概述,7,【实验步骤】 一、EViews软件的常用菜单方式和命令方式； 创建工作文件 菜单方式 启动EViews软件之后，进入EViews主窗口 在主菜单上依次点击File/New/Workfile，即选择新建对象的类型为工作文件，将弹出一个对话框，由用户选择数据的时间频率（freq

5、uency）、起始期和终止期。选择时间频率为Annual（年度），再分别点击起始期栏（Start date）和终止期栏（End date），输入相应的日期，然后点击OK按钮，将在EViews软件的主显示窗口显示相应的工作文件窗口。,实验一 Eviews软件功能概述,8,工作文件窗口是EViews的子窗口，工作文件一开始其中就包含了两个对象，一个是系数向量C（保存估计系数用），另一个是残差序列RESID（实际值与拟合值之差）。 命令方式 在EViews软件的命令窗口中直接键入CREATE命令，也可以建立工作文件。命令格式为：CREATE 时间频率类型 起始期 终止期 则菜单方式过程可写为： CR

6、EATE A 1985 1998,实验一 Eviews软件功能概述,9,打开旧的工作文件 利用菜单File/open/workfile可打开已有的工作文件。 建立工作文件或打开旧的工作文件后可看到下面的工作文件窗口 。 保存工作文件可选菜单File/Save或File/Save as在出现的WINDOWS标准对话框内选择文件要保存的目录及文件名。 设置默认路径，打开EViews 文件对话框开始都显示默认路径下的内容。可以通过两种方法改变默认路径，一是选择对话框下端的Update default directory即可使当前目录成为默认路径；二是在命令窗口键入CD后面跟着目录名也可使该目录成为默

7、认路径。,工作文件补充,10,为了改变工作文件的范围区间，可选择Procs/Change workfile Range 然后输入新的起始日期和终止日期。也可通过双击工作文件目录中的Range来改变工作文件范围。 工作文件排序，工作文件中的基础数据是保存在序列对象（Series）中的。通过单击菜单Procs/Sortseries，可以把工作文件中的所有序列以序列中的数据值大小排序。 显示限制 当工作文件中包含很多对象时，工作文件窗口就会显得很乱。可以用显示限制（Filter）来限制窗口中所显示的对象。对象类型和对象名称可作为限制条件。该窗口分为两部分。在编辑区域（空白部分）可以设置限制条件，其中

8、可以使用通配符 *和？比如X*，?Y*；在Include中可以选择工作文件窗口中显示的对象的类型。,工作文件补充,11,大小写转换 菜单View/Name Display可以实现大小写转换。 显示方式 通过View/Display Comments(Label + -)可以在标准显示方式和详细显示方式之间切换。 抽出新的工作文件 可以从一个工作文件窗口直接抽出另一个新的工作文件窗口，选择Procs/Extract to new workfile或双击工作文件窗口上的Filter会出现下面的窗口,实验一 Eviews软件功能概述,12,（二）输入Y、X的数据 DATA命令方式 在EViews软件

9、的命令窗口键入DATA命令，命令格式为： DATA 本例中可在命令窗口键入如下命令： DATA Y X,实验一 Eviews软件功能概述,13,鼠标图形界面方式 在EViews软件主窗口或工作文件窗口点击Objects/New Object，对象类型选择Series，并给定序列名，一次只能创建一个新序列。再从工作文件目录中选取并双击所创建的新序列就可以展示该对象，选择Edit/，进入编辑状态，输入数据。,实验一 Eviews软件功能概述,14,（三）生成log（Y）、log（X）、X2、1/X、时间变量T等序列 在命令窗口中依次键入以下命令即可： GENR LOGY=LOG(Y) GENR L

10、OGX=LOG(X) GENR X1=X2 GENR X2=1/X GENR T=TREND(84),实验一 Eviews软件功能概述,15,（四）选择若干变量构成数组，在数组中增加变量。 在工作文件窗口中单击所要选择的变量，按住Ctrl键不放，继续用鼠标选择要展示的变量，选择完以后，单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中点击Open/as Group，则会弹出数组窗口，其中变量从左至右按在工作文件窗口中选择变量的顺序来排列。 在数组窗口点击Edit/，进入全屏幕编辑状态，选择一个空列，点击标题栏，在编辑窗口输入变量名，再点击屏幕任意位置，即可增加一个新变量 增加变量后，即可输入数据。点击要删除的变

11、量列的标题栏，在编辑窗口输入新变量名，再点击屏幕任意位置，弹出RENAME对话框，点击YES按钮即可。,实验一 Eviews软件功能概述,16,（五）在工作文件窗口中删除、更名变量。 在工作文件窗口中选取所要删除或更名的变量并单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择Delete（删除）或Rename（更名）即可 在工作文件窗口中选取所要删除或更名的变量，点击工作文件窗口菜单栏中的Objects/Delete selected（Rename selected），即可删除（更名）变量 在工作文件窗口中选取所要删除的变量，点击工作文件窗口菜单栏中的Delete按钮即可删除变量。,实验一 Eviews软件

12、功能概述,17,有关对象内容补充 （三）图形分析与描述统计分析 1、利用PLOT命令绘制趋势图 在命令窗口中键入：PLOT Y 也可以利用PLOT命令将多个变量的变化趋势描绘在同一张图中，例如键入以下命令，可以观察变量Y、X的变化趋势 PLOT Y X,实验一 Eviews软件功能概述,18,2、利用SCAT命令绘制X、Y的散点图 在命令窗口中键入：SCAT X Y 则可以初步观察变量之间的相关程度与相关类型 二、各种常用差分函数表达式 1、在命令窗口中键入：genr dx= D(x) 则生成的新序列为序列x的一阶差分序列 2、在命令窗口中键入：genr dxn= D(x,n) 则生成的新序列

13、为序列x的n阶差分。,实验一 Eviews软件功能概述,19,3、在命令窗口中键入：genr dxs= D(x,0,s) 则生成的新序列为序列x的对周期长度为s一阶季节差分。 4、在命令窗口中键入：genr dxsn= D(x,n,s) 则生成的新序列为对周期长度为s的时间序列x取一阶季节差分后的序列再取n 阶差分。 5、在命令窗口中键入：genr dlx= Dlog(x) 则生成的新序列为x取自然对数后，再取一阶差分。 6、在命令窗口中键入：genr dlxsn= Dlog(x,n,s) 则生成的新序列为周期长度为s的时间序列x先取自然对数，再取一阶季节差分，然后再对序列取n 阶差分。,实验

14、一 Eviews软件功能概述,20,时间序列分析不仅可以从数量上揭示某一现象的发展变化规律或从动态的角度刻划某一现象与其他现象之间的内在数量关及其变化规律性，达到认识客观世界之目的。而且运用时序模型还可以预测和控制现象的未来行为，修正或重新设计系统以达到利用和改造客观之目的。,认识时间序列,21,第一节 时间序列分析的一般问题,一、时间序列的含义,从数学意义上讲，如果对某一过程中的某一个或一组变量,X(t)进行观察，在一系列时刻,为自变量，且,得到的离散有序数集合,称为离散数字时间序列，,即随机过程的一次样本实现。 设 X(t:tT ) 是一个随机过程，,是在时刻,对过程,的观察值，则,称为一

15、次样本实现，也就是一个时间序列。,22,时间序列具有如下特点： 首先，序列中的数据或数据点的位置依赖于时间，即数据的取值依赖于时间的变化，但不一定是时间t的严格函数。 其次，每一时刻上的取值或数据点的位置具有一定的随机性，不可能完全准确地用历史值预测。 再次，前后时刻(不一定是相邻时刻)的数值或数据点的位置有一定的相关性，这种相关性就是系统的动态规律性。 最后，从整体上看，时间序列往往呈现某种趋势性或出现周期性变化的现象。,23,二、时间序列的主要分类 1、按所研究的对象的多少分，有一元时间序列和多元时间序列。,多元时间序列不仅描述了各个变量的变化规律，而且还揭示 了各变量间相互依存关系的动态

16、规律性。,2、按时间的连续性可将时间序列分为离散时间序列和连续时间 序列两种。我们主要研究离散时间序列，并用 表示，对于 连续时间序列，可通过等间隔采样使之转化为离散时间序列 后加以研究。,24,4、按序列的分布规律来分，有高斯型(Gaussian)时间序列和非高斯型(non-Gaussian)时间序列。服从高斯分布(正态分布)的时间序列叫做高斯型时间序列，否则叫做非高斯型时间序列。本书所介绍的模型多数是假设服从高斯分布的高斯型时序模型。对于一些非高斯序列，往往通过适当变换，则可近似地看成是高斯型时间序列。,3、按序列的统计特性分为平稳时间序列和非平稳时间序列两类。,如果一个时间序列的概率分布

17、与时间t无关，则称该序列为严 格的(狭义的)平稳时间序列。如果序列的一、二阶矩存在， 而且对任意时刻t满足：(1)均值为常数;(2)协方差为时间间隔,的函数则称该序列为宽平稳时间序列或广义平稳时间序列。,25,三、时间序列分析 1. 根据时间序列数据，较精确地找出相应系统的内在统计特性和发展规律性，尽可能多地从中提取出我们所需要的准确信息,用来实现这一目的的整个方法称为时间序列分析。,时序分析的作用主要有以下几个方面： (1)、对理论性模式与数据进行适度检验，以讨论模式是否 能正确地表示所观测的现象。 (2)、刻划系统所处的状态及其结构性。 (3)、描述系统的运行规律性，认识和掌握运行规律规律

18、性。(4)、预测系统的未来行为，以达到利用规律之目的。 (5)、控制系统的未来行为，以达到利用和支配系统之目的。,26,第二节 时间序列的建立,一、时间序列数据的采集 时间序列数据的采集往往是按照一定的时间间隔 来采样 的，对于连续时间序列也采用这种方法进行离散化处理。采 样过程中的时间间隔 的大小要根据具体问题的特征和经验 来确定， 过大就有信息的损失， 过小会造成数据量增大， 处理的时间会变长。,27,二、离群点的检验与处理,1. 定义1.3 在一个时间序列中远离序列一般水平的极端大值 和极端小值称为离群点（Outlier），也称着奇异值。,一般地，离群点在进行时间序列分析时会直接影响模型

19、 的拟合精度，甚至得到一些虚假的信息。但从另一个角度看， 离群点也提供了很重要的信息，如系统的稳定性、灵敏性等 信息，同时会提醒我们认真检查数据的准确性。,28,2. 离群点的分类： （1）加性离群点：造成这种离群点的干扰只影响干扰发生的时刻序列值，不影响该时刻以后的序列值。 （2）更新离群点：造成这种离群点的干扰不仅影响干扰发生的时刻序列值，而且影响该时刻以后的序列值。 （3）水平移位离群点：造成这种离群点的干扰从时刻起，系统的结构发生变化，序列的平均值在该时刻以后发生水平移位。 （4）暂时变更离群点：造成这种离群点的干扰从干扰发生的时刻开始对以后的序列值产生的影响逐渐衰减。,29,3. 离

20、群点的检验和处理：,（1）根据数据取值进行检验，如果在某一时刻数值超出了一定 的范围，则认为该点是一个离群点。 具体讲，一种是将序列值与平滑值进行比较，检验其是否显 著的大或者小。另一种方法是检验序列值与其相应的曲线平滑估 计值的绝对离差是否大于预先设定的值。 （2）对数据进行模型分析，然后根据拟合模型后的剩余序列计 算特定的统计量，测出显著的离群点，并加以修正。,30,三、缺省值的处理,缺省值的存在破坏了系统运行的连续性和规律性，但是在实际工作中由于仪器故障、操作失误等等原因，时间序列中常会出现缺省值。通常对缺省值的补足可以用以下的方法：增长量推算法、发展速度推算法、比例推算法、平滑法、插值

21、估算法等。,31,第三节 确定性时序分析方法概述,一、时间序列的分解： (1)趋势变动。是指时间序列朝着一定的方向持续上升、下降或停留在某一水平上的倾向，是事物的主要变化趋势。 (2)季节变动。是指一年或更短的时间之内，由于受某种固定周期性因素的影响而呈现出有规律的周期性波动。 (3)循环变动。通常是指周期为一年以上的有规律的波动。 (4)不规则变动。可分为突然变动和随机变动。突然变动是指战争、自然灾害或是其它社会因素等意外事件引起的变动。随机变动是指由于大量的随机因素产生的宏观影响。,32,通常用 Tt表示长期趋势项，St表示季节变动趋势项，Ct表示循环变动趋势项，Rt表示随机干扰项。常见的

22、确定性时间序列模型有以下几种类型：,(i)加法模型:,(ii)乘法模型:,(iii)混合模式:,其中,是观测目标的观测记录：,33,二、确定型时间序列的预测方法,1、移动平均法:,设观测序列为,正整数NT。一次移动平均值计算,公式为：,二次移动平均值计算公式为：,34,当预测目标的基本趋势是在某一水平上上下波动时，可用一次移动平均方法建立预测模型：,当预测目标的基本趋势与某一线性模型相吻合时，常用二次 移动平均法，但序列同时存在线性趋势与周期波动时，可用 趋势移动平均法建立预测模型：,其中：,35,2、指数平滑法,设观测序列,a为加权系数，0a1，一次指数,平滑公式为：,类似地，二次指数平滑公

23、式为：,一般P次指数平滑公式为：,36,用的较多的是几个低阶指数平滑顶测模型: (1)水平趋势预测模型：,(2)线性趋势预测模型-单系数线性平滑预测：,其中,37,a的取值范围一般是0.10.3, 选择a值的一些基本准则为： (1)如果序列的基本趋势比较稳，预测偏差由随机因素造成，则a值应取小一些，以减少修正幅度，使预测模型能包含更多历史数据的信息。,(2)如果预测目标的基本趋势已发生系统地变化，则a值应取得 大一些。这样，可以偏重新数据的信息对原模型进行大幅度修 正，以使预测模型适应预测目标的新变化。,上述原则可结合模型对比方法来进行。,38,3时间回归法 :,常用的趋势变动的拟合模型有以下

24、几种,(1)线性方程：,(2)二次曲线：,(3)指数曲线：,(4)修正指数曲线：,(5)Gompertz(龚帕兹)曲线：,（0b1）,(6)Logistic(逻辑斯谛)曲线：,(7) 振动曲线：,39,4.季节周期预测法:,(i) 乘法型季节模型,其中,是序列长期变动趋势项，,是季节指数，它表示季,节性变动幅度的大小，,如月度为周期k12；季度,为周期k4。,(ii) 加法型季节模型,或,从总体上来说，确定性时序分析方法刻画了序列的主要趋势，且直观、简单，易于计算，便运用。但是，其假定比较严格，现实问题很难完全满足。,40,三、随机时序分析的预备知识,1、随机过程(Stochastic Pro

25、cess),定义1：(从时间变化角度来考察) 若对于每一个特定的tT(T是一个无究集合，称为参数集)，X(t)是一个随机变量，则称这一族无穷多个随机变量X(t) ,t0是一个随机过程。可见，随机过程X(t)是依赖于时间t的一族随机变量.,定义2：(从试验结果来看)若对事物变化的全过程进行一次观 测，得到的结果是一个时间t的函数，但对同一事物的变化过 程独立地重复进行多次观测，所得的结果是不相同的，则称 这种变化过程为随机过程。,41,定义3：设E是随机试验，S是它的样本空间，如果对于每一个eS，我们总可以依某种规则确定一时间t的函数,与之对应(T是时间t的变化范围)，于是，对于所有的eS来说，

26、 就得到一族时间t的函数，我们称这族时间t的函数为随机过程， 而族中每一个函数为这个随机过程的样本函数(或一次实现、 现实)。,2、平稳随机过程,（1）纯随机过程白噪声：随机过程 如果是由 一个不相关的随机变量的序列构成的，即对于所有st，随机变 量 协方差均为零，则称其为纯随机过程。对于一个纯 随机过程来说，若其期望和方差均为常数，则称之为白噪声过程 ,其的样本实现称为白噪声序列，简称白噪声(White noise)。,和,42,图1.7是一个具有零均值，单位方差阵正态白噪声序列(100个数据)的示意图。,43,(2)独立增量(可加) 过程：对于任意给定的正整数n,任意给定,随机变量序列,相互独立。 则称随机过程,为独立增量过程.,(3)二阶矩过程：若随机过程,对每个,的均值和方,差存在，则称