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時系列分析Prophetのテスト(Cross validation)設定方法

Last updated at Posted at 2023-01-23

時系列分析ライブラリProphetのCross validationでの、各関数パラメータ設定方法👇がちょっと難しかったので、まとめておく。

cross_validationのパラメータ

テストパターンを制御するパラメータは以下。

パラメータ 意味 指定フォーマット
initial テストパターン(第1ターム)のトレーニング期間 pandas.Timedelta
period テストパターンとテストパターンのズレ pandas.Timedelta
horizon 各テストパターンの長さ pandas.Timedelta
cutoffs 各テストパターンの開始日時の直前 pandas.Timestampのリスト

イメージ👇
Image from Gyazo

重要なのはhorizonとcutoffs

この中で特に重要なパラメータは、horizoncutoffs
cutoffsで指定した各日時からhorizon分の期間をpredictしている。

Image from Gyazo

horizon

指定必須のパラメータ

cutoffs

cutoffsを指定すれば、そのまま利用される。
cutoffsを指定しなければ、initialperiodhorizonから算出される。

Image from Gyazo

cutoffsの算出方法は、

  1. 手持ちデータの最終日時からhorizonを引いた値
  2. 1からperiodを引いた値
  3. 2からperiodを引いた値
  4. 3からperiodを引いた値・・・

※手持ちデータの初日時 + initialより小さくならないところまで続く

Image from Gyazo

period

periodを指定すれば、そのまま利用される。
periodを指定しなければ、horizon × 0.5がセットされる。

Image from Gyazo

initial

cutoffsが指定されておらず、initialを指定すれば、そのまま利用される。
cutoffsが指定されておらず、initialを指定しなければ、horizon × 3がセットされる。
※ただし、horizon × 3がseasonality_dtより小さい場合、seasonality_dtがセットされる。seasonality_dtはseasonalitiesから取得され、手持ちデータから周期性を計測できる1年、1週、1日の中の最大のものを指す。例えば、5日間毎時計測した温度の時系列データであれば1日となる。

cutoffsが指定されている場合、initialには、手持ちデータの初日時からcutoffsの最初の日時までの期間がセットされる。

Image from Gyazo

performance_metricsのパラメータ

評価指標の算出単位を制御するパラメータは以下。

パラメータ 意味 指定フォーマット
rolling_window 移動平均(中央値)のターム 0から1
monthly 月単位で集計するか否か True/False

rolling_window

0.1(デフォルト)の場合、前方10%のデータから、各指標(MSE/RMSE/MAE/MAPE/MDAPE/SMAPE/COVERAGE)が算出される。

イメージ👇
Image from Gyazo

引用:Diagnostics | Prophet

horizon列でソートして、rolling_window指定値の割合分のデータでrolling meanもしくはrolling medianを算出している。

Image from Gyazo

monthly

montly = Trueとした場合、日付を月単位に変換してhorizon列に投入される。

Image from Gyazo

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