实验目标:
① 直观认识趋势、季节性与随机波动三种成分及其叠加;② 掌握 加法 / 乘法分解 的思想,理解"趋势—季节—残差"的提取过程;③ 对比多种 预测方法 在测试集上的 RMSE / MAE / MAPE,理解朴素基准与平滑类方法的差异。
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序列基本统计量
用于整体把握数据形态
中心化移动平均(宽度 = 周期)
分解四图
自上而下:观测值 → 趋势 → 季节 → 残差季节指数
加法:全年均值为 0 · 乘法:全年均值为 1
指数平滑类:α β γ 自动网格寻优(最小化样本内 SSE)
预测结果对比
测试集精度指标
按 RMSE 最优高亮,阴影带为最优方法的近似 95% 预测区间方法说明与实验要点
- 朴素法:预测值恒等于最后一个观测,是"零成本"基准——任何方法都应至少优于它。
- 季节朴素法:取上一周期同季节的观测值,适合强季节序列。
- 移动平均:用最近 k 期均值,k 越大越平滑、滞后越明显。
- 简单指数平滑:只含水平成分,α 大则更"跟随"近期。
- Holt 线性趋势:在平滑基础上加入趋势项,适合带趋势但无季节的序列。
- Holt-Winters 加法:水平 + 趋势 + 加法季节,季节波动幅度恒定。
- Holt-Winters 乘法:季节以比例形式叠加,适合波动随水平增大的序列(如航空乘客)。