《利用Python进行数据分析》——时间序列

时间序列

时间序列数据是一种非常重要的结构化数据形式，应用于：金融学、经济学、神经科学、物理学等多个领域。

• 很多时间序列是固定频率的，数据点是根据某种规律定期出现的
• 时间序列也可以是不定期的，没有固定的单位或者单位之间的偏移量

应用场景

• 时间戳timestamp，特定的时刻
• pandas通过numpy的datatime64数据类型以纳秒形式存储时间戳
• 固定时期period
• 时间间隔interval，由起始和结束的时间戳表示
• 时间或者时间过程

最常见的时间序列是时间戳进行索引

日期和时间数据集工具

• 标准库：date、time和calendar
• 模块包含：datetime、time、calendar

应用最多的是datetime.datetime

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字符串和datetime的相互转换

• 利用str或者strftime()将datetime对象转成字符串对象:datetime--->字符串
• datetime.strptime：将字符串转换为日期形式：字符串---->datetime

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日期的范围pd.date_range

• pandas原生序列是不规则的，没有固定频率
• pandas自带工具用于：重采样、频率判断、生成固定频率日期范围
• 生成指定的日期范围，可以指定开始和结束日期：
• index = pd.date_range('2012-04-01', '2012-06-01')
• pd.date_range(end='2012-06-01', periods=20)
• 生成每月的第一天或者最后一天等形式的日期格式：

pd.date_range('2000-01-01', '2000-12-01', freq='MS')

频率和移动

• pandas中的频率通过一个基础频率(base frequency)和整数组成

• 基础频率通常是字符串别名，比如M表示每月，H表示每小时

• 每个基础频率都有date offset日期偏移量与之相对应
  from pandas.tseries.offsets import Day
pd.date_range('2000-01-01', '2000-01-03 23:59', freq='4h')

• 偏移量对象能够通过加法进行相加：Hour(2)+Minute(20)

• 传入频率字符串：2h30min

from pandas.tseries.offsets import Hour, Minute
hour = Hour()
five_hour = Hour(5)

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字符串和datetime的相互转换

• 利用str或者strftime()将datetime对象转成字符串对象:datetime--->字符串
• datetime.strptime：将字符串转换为日期形式：字符串---->datetime
• datetime.strptime：通过已知格式进行解析的最佳方式
• dateutil中的parser.parse 进行解析：parse("时间")

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时间序列基础

• pandas中最常用的时间序列类型是时间戳
• 以字符串或者datetime对象作为索引

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如何通过时间对象来选取数据

• 通过标签来选取数据
• 直接传入可以被解释为日期的字符

• 通过index标签中传入年月即可创建连续时间数据

  
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带有重复索引的时间序列

• 通过索引的is_unique属性来判断是否唯一

• 非唯一时间戳的数据聚合：使用groupby，传入level=0

  
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日期范围、偏移量和移动

# 日期的范围、频率和移动
# pd.date_range()：生成指定频率和长度的日期对象索引
index = pd.date_range('2012-04-01', '2012-06-01')
index

# 生成指定范围，指定开始日期
pd.date_range(start='2012-04-01', periods=20)

# 指定结束日期和长度
pd.date_range(end='2012-06-01', periods=20)

# 生成每个月的最后一天，作为索引
pd.date_range('2000-01-01', '2000-12-01', freq='BM')

# 生成每个月的第一天，作为索引
pd.date_range('2000-01-01', '2000-12-01', freq='MS')

# 起始和结束日期带有时间信息；通过normalize转化为时间戳
pd.date_range('2012-05-02 12:56:31', periods=5, normalize=True)

# 偏移量处理
from pandas.tseries.offsets import Hour, Minute
hour = Hour()
five_hour = Hour(5)
Hour(2 ) + Minute(20)

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WOM

• Week of Month：获取每月第三个星期五之类的日期
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