《EXCEL与数据分析》PPT课件.ppt
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1、第六章 数据的变动趋势分析授课教师:马银戌授课教师:马银戌1本章主要教学内容 第一节第一节 观察数据的变动趋势特征观察数据的变动趋势特征 第二节第二节 时间序列的趋势外推分析时间序列的趋势外推分析 第三节第三节 时间序列的移动平均分析时间序列的移动平均分析 第四节第四节 时间序列的指数平滑分析时间序列的指数平滑分析2第一节第一节 观察数据的变动趋势特征观察数据的变动趋势特征 一、一、从数据看未来从数据看未来 二、二、时间序列分析的一般步骤时间序列分析的一般步骤 三、三、时间序列的预处理时间序列的预处理 四、时间序列的描述分析四、时间序列的描述分析 3一、一、从数据看未来从数据看未来如果认为事物
2、过去的变化规律将会持续到未来,未来将如果认为事物过去的变化规律将会持续到未来,未来将是事物过去变化规律的延伸,那么,我们就可以利用目是事物过去变化规律的延伸,那么,我们就可以利用目前已经掌握的那些反映事物过去发展特征的数据,预见前已经掌握的那些反映事物过去发展特征的数据,预见事物未来的发展趋势。从数据看未来的意义正在于此。事物未来的发展趋势。从数据看未来的意义正在于此。采用科学的数量分析方法,从数据出发预见事物的未来采用科学的数量分析方法,从数据出发预见事物的未来发展趋势,是我们实现分析目标的有效途径。时间序列发展趋势,是我们实现分析目标的有效途径。时间序列分析方法正是一种基于事物过去的数据资
3、料,寻找其随分析方法正是一种基于事物过去的数据资料,寻找其随着时间推移的变化规律,从而建立时间序列模型以预测着时间推移的变化规律,从而建立时间序列模型以预测事物未来发展的数值特征的有效预测方法。事物未来发展的数值特征的有效预测方法。4从数据看未来的基础是数据,而这些数据是具有时间特征的从数据看未来的基础是数据,而这些数据是具有时间特征的。我们将那些依时间先后顺序排列起来的一系列有相同内涵的我们将那些依时间先后顺序排列起来的一系列有相同内涵的数据称之为数据称之为时间序列时间序列。时间序列的构成要素有两个时间序列的构成要素有两个现象所属的现象所属的时间时间现象在不同时间上的现象在不同时间上的数值数
4、值时间序列的变量值是由众多复杂因素共同作用的结果,影响时间序列的变量值是由众多复杂因素共同作用的结果,影响时间序列的因素按其性质和作用,可归纳为以下四类:长期时间序列的因素按其性质和作用,可归纳为以下四类:长期趋势趋势(T)、季节变动、季节变动(S)、循环变动、循环变动(C)、不规则变动、不规则变动(I)时间序列是这四部分的综合影响结果。时间序列是这四部分的综合影响结果。时间序列的分析任务时间序列的分析任务就是要正确确定时间序列的性质,对构成时间序列的各种因就是要正确确定时间序列的性质,对构成时间序列的各种因素加以分解,再分别测定其对时间序列变动的影响。素加以分解,再分别测定其对时间序列变动的
5、影响。本课程主要讲述长期趋势的测定及本课程主要讲述长期趋势的测定及Excel实现。实现。5二、时间序列分析的一般步骤二、时间序列分析的一般步骤 1 1、收集历史资料,编制时间序列,并将数据以恰当、收集历史资料,编制时间序列,并将数据以恰当的格式组织在的格式组织在ExcelExcel中;中;2 2、绘制统计图,初步观察数据的基本特征;、绘制统计图,初步观察数据的基本特征;3 3、对时间序列进行分析,寻找事物随时间变化而呈、对时间序列进行分析,寻找事物随时间变化而呈现的特征和规律;现的特征和规律;4 4、根据时间序列的特征和分析的要求,选择恰当的、根据时间序列的特征和分析的要求,选择恰当的模型进行
6、数据建模,并对模型进行检验和评价,以求获模型进行数据建模,并对模型进行检验和评价,以求获得最合适的模型;得最合适的模型;5 5、利用模型进行分析和预测。、利用模型进行分析和预测。6 时间序列的预处理通常包括数据准备、数据的图时间序列的预处理通常包括数据准备、数据的图形化观察、数据加工等主要工作。它是时间序列分析形化观察、数据加工等主要工作。它是时间序列分析建模的基础。建模的基础。1 1、数据准备、数据准备 数据准备是时间序列分析的首要工作,其主要目数据准备是时间序列分析的首要工作,其主要目标是要根据分析目的收集数据,并将数据以恰当的格标是要根据分析目的收集数据,并将数据以恰当的格式组织在式组织
7、在ExcelExcel中,一般将数据按时间先后顺序按列录中,一般将数据按时间先后顺序按列录入即可。入即可。三、时间序列的预处理三、时间序列的预处理7 2 2、图形化观察数据、图形化观察数据 图形化观察数据的目的是对时间序列发展变化特征图形化观察数据的目的是对时间序列发展变化特征有一个初步的总体把握,它是今后选择恰当模型、对数有一个初步的总体把握,它是今后选择恰当模型、对数据进行深入分析的前提。据进行深入分析的前提。通过图形化观察,可以对现象进行基本特征的描述通过图形化观察,可以对现象进行基本特征的描述分析;还可以把握时间序列的诸多特征,包括:时间序分析;还可以把握时间序列的诸多特征,包括:时间
8、序列的总体趋势是上升或下降,是否存在有规律的上下波列的总体趋势是上升或下降,是否存在有规律的上下波动;时间序列的变化是否具有周期性特点;时间序列的动;时间序列的变化是否具有周期性特点;时间序列的波动幅度是否存在规律性;时间序列是否存在异常值,波动幅度是否存在规律性;时间序列是否存在异常值,不同时间点上的数据是否可能存在一定关系等。不同时间点上的数据是否可能存在一定关系等。8 时间序列的图形化观察和分析,可以通过柱形图和时间序列的图形化观察和分析,可以通过柱形图和折线图反映现象的基本特征和变动趋势,并利用图形对折线图反映现象的基本特征和变动趋势,并利用图形对事物进行基本描述分析。事物进行基本描述
9、分析。柱形图的制作及时间序列的基本描述分析:柱形图的制作及时间序列的基本描述分析:(1 1)点击)点击“插入插入”点击点击“图表图表”,出现下面的复选框:,出现下面的复选框:(或直接在或直接在ExcelExcel表上方的工具栏中点击图表向导:表上方的工具栏中点击图表向导:)9(2 2)选择)选择“柱形图柱形图”,单击,单击“下一步下一步”,选择系列产生在行或,选择系列产生在行或列;列;(3 3)在)在“数据区域数据区域”后面的空白框中输入要分析的数据区域单后面的空白框中输入要分析的数据区域单元格地址;元格地址;(4 4)单击)单击“系列系列”项,在项,在“分类分类(X)轴标志轴标志”空白框中指
10、定空白框中指定时间所在的单元格地址;时间所在的单元格地址;10(5 5)单击)单击“下一步下一步”,出现下面对话框,需根据内容和需要填,出现下面对话框,需根据内容和需要填写图表标题、分类(写图表标题、分类(X X)轴的标题、数值()轴的标题、数值(Y Y)轴的标题;)轴的标题;(6 6)单击)单击“下一步下一步”,选择图表位置;然后单击,选择图表位置;然后单击“完成完成”。(7 7)进一步编辑图表,以符合分析的要求,还可以添加趋势线,)进一步编辑图表,以符合分析的要求,还可以添加趋势线,并显示趋势方程。并显示趋势方程。1112添加趋势线:添加趋势线:右击需要添加趋势线的柱形图,选择右击需要添加
11、趋势线的柱形图,选择“添加趋势线添加趋势线”,出现出现“添加趋势线添加趋势线”的复选框,可根据柱形图的基本形状选的复选框,可根据柱形图的基本形状选择所要添加的趋势线类型,然后单击择所要添加的趋势线类型,然后单击“确定确定”。还可以在还可以在“选项选项”中选择中选择“显示公式显示公式”,即可在图中显,即可在图中显示出所添加的趋势线的方程式。示出所添加的趋势线的方程式。1314折线图的制作及时间序列的趋势特征观察:折线图的制作及时间序列的趋势特征观察:(1 1)点击)点击“插入插入”点击点击“图表图表”,出现下面的复选框:,出现下面的复选框:(或直接在或直接在ExcelExcel表上方的工具栏中点
12、击图表向导:表上方的工具栏中点击图表向导:)(2 2)选择)选择“折线图折线图”,并选择,并选择“子图表类型子图表类型”;15(3 3)单击)单击“下一步下一步”,出现下面对话框,在,出现下面对话框,在“数据区域数据区域”后面后面的空白框中输入要分析的数据区域单元格地址;的空白框中输入要分析的数据区域单元格地址;(4 4)单击)单击“系列系列”项,在项,在“分类分类(X)轴标志轴标志”空白框中指定空白框中指定时间所在的单元格地址;时间所在的单元格地址;16(5 5)单击)单击“下一步下一步”,出现下面对话框,需根据内容和需要填,出现下面对话框,需根据内容和需要填写图表标题、分类(写图表标题、分
13、类(X X)轴的标题、数值()轴的标题、数值(Y Y)轴的标题;)轴的标题;(6 6)单击)单击“下一步下一步”,选择图表位置;然后单击,选择图表位置;然后单击“完成完成”。(7 7)利用折线图进行基本描述分析,或通过观察折线图的形状)利用折线图进行基本描述分析,或通过观察折线图的形状为下一步建立模型做准备。为下一步建立模型做准备。17趋势线的主要类型及判断:趋势线的主要类型及判断:线性:线性:线性趋势线适合于稳定增加或减少的数据线性趋势线适合于稳定增加或减少的数据值。如果数据点构成的图案类似一条直线,或数据的值。如果数据点构成的图案类似一条直线,或数据的一次增长量(逐期增长量)为常数或接近一
14、常数,则一次增长量(逐期增长量)为常数或接近一常数,则表明数据为线性趋势。表明数据为线性趋势。对数:对数:对数趋势线适合于初期快速增加或减少然对数趋势线适合于初期快速增加或减少然后趋于稳定的数据值。对于对数趋势线,数据可以包后趋于稳定的数据值。对于对数趋势线,数据可以包含负数和正数。含负数和正数。多项式:多项式:多项式趋势线适合于表示波动较大的数多项式趋势线适合于表示波动较大的数据值。当需要分析大量数据的偏差时,可以使用多项据值。当需要分析大量数据的偏差时,可以使用多项式趋势线。式趋势线。18 乘幂:乘幂:乘幂趋势线适合于显示以特定速率增加的数据乘幂趋势线适合于显示以特定速率增加的数据值。对于
15、乘幂趋势线,数据不可以包含负数和零值。值。对于乘幂趋势线,数据不可以包含负数和零值。指数:指数:指数曲线适合于显示环比发展速度接近常数的指数曲线适合于显示环比发展速度接近常数的时间序列。时间序列。移动平均:移动平均:移动平均趋势线使用弯曲趋势线显示数据移动平均趋势线使用弯曲趋势线显示数据值,同时平滑数据波动,这样可以更清晰地显示图案或趋值,同时平滑数据波动,这样可以更清晰地显示图案或趋势。势。实际中还可以对多项数据的时间序列进行比较分析:实际中还可以对多项数据的时间序列进行比较分析:可以对多个时间序列在同一图中作出多条折线图,或可以对多个时间序列在同一图中作出多条折线图,或者可以作簇型柱状图,
16、然后对多个事物的发展趋势做比较者可以作簇型柱状图,然后对多个事物的发展趋势做比较分析。分析。1920 3 3、原始数据的再加工、原始数据的再加工 原始数据的再加工是根据研究任务的要求,将所搜原始数据的再加工是根据研究任务的要求,将所搜集的大量原始资料,进行进一步的整理和计算新的指标集的大量原始资料,进行进一步的整理和计算新的指标数据等,以得到能满足分析要求的数据资料。数据等,以得到能满足分析要求的数据资料。在在ExcelExcel中,可通过自行编辑公式进行各种计算,也中,可通过自行编辑公式进行各种计算,也可利用有关的函数公式自动计算。可利用有关的函数公式自动计算。21 对于时间序列,可以利用增
17、长量、平均增长量、增对于时间序列,可以利用增长量、平均增长量、增长速度、平均增长速度等描述性指标进行描述分析。长速度、平均增长速度等描述性指标进行描述分析。四、时间序列的描述分析四、时间序列的描述分析1 1、增长量、增长量 增长量增长量 =报告期水平报告期水平 基期水平基期水平 在在ExcelExcel中可以通过自己编写公式计算。中可以通过自己编写公式计算。2 2、平均增长量、平均增长量 22 平均增长量的计算可利用各个逐期增长量通过插入平均增长量的计算可利用各个逐期增长量通过插入AVERAGEAVERAGE函数计算。函数计算。3 3、增长速度、增长速度 发展速度和增长速度在发展速度和增长速度
18、在ExcelExcel中可通过自己编写公式中可通过自己编写公式计算。计算。234 4、平均增长速度、平均增长速度 平均增长速度平均增长速度 =平均发展速度平均发展速度 1 1 平均发展速度:平均发展速度:平均发展速度在平均发展速度在EXCELEXCEL中可通过插入中可通过插入GEOMEANGEOMEAN函数计算。函数计算。对河北省装备制造业的基本描述分析对河北省装备制造业的基本描述分析:24第二节第二节 时间序列的趋势外推分析时间序列的趋势外推分析 一、一、线性趋势的外推分析线性趋势的外推分析 二、二、非线性趋势的外推分析非线性趋势的外推分析25趋势外推是事物发展渐进过程的一种主要预测方法,是
19、时趋势外推是事物发展渐进过程的一种主要预测方法,是时间序列分析中的传统分析方法。它认为事物的内在发展规间序列分析中的传统分析方法。它认为事物的内在发展规律能够体现在数据当中,可从时间序列的数据本身提炼出律能够体现在数据当中,可从时间序列的数据本身提炼出其发展的规律性,并假定根据过去资料建立的趋势外推模其发展的规律性,并假定根据过去资料建立的趋势外推模型能够适合未来,然后通过趋势的外推对未来进行预测。型能够适合未来,然后通过趋势的外推对未来进行预测。趋势外推分析方法是基于回归分析原理的。它将所要研究趋势外推分析方法是基于回归分析原理的。它将所要研究的时间序列观测值序列看做回归模型的因变量,将表式
20、时的时间序列观测值序列看做回归模型的因变量,将表式时间顺序的序列作为模型的自变量。自变量可以没有实际意间顺序的序列作为模型的自变量。自变量可以没有实际意义,仅表示数据点的先后顺序,也可以有实际意义,如表义,仅表示数据点的先后顺序,也可以有实际意义,如表示年份或月份等,但这些并不代表绝对数量,而只是先后示年份或月份等,但这些并不代表绝对数量,而只是先后顺序的一种表示。顺序的一种表示。26一、一、线性趋势的外推分析线性趋势的外推分析 由于时间序列随时间推移可能呈现出线性趋势或非由于时间序列随时间推移可能呈现出线性趋势或非线性趋势,因此,趋势外推分析中的模型也分为线性趋线性趋势,因此,趋势外推分析中
21、的模型也分为线性趋势外推模型和非线性趋势外推模型。势外推模型和非线性趋势外推模型。如果一个时间序列的散点图呈现直线型分布或时间如果一个时间序列的散点图呈现直线型分布或时间序列的序列的逐期增长量(一级增长量)逐期增长量(一级增长量)相对稳定,为一常数相对稳定,为一常数或接近常数,可利用线性趋势外推模型进行拟合。或接近常数,可利用线性趋势外推模型进行拟合。线性趋势外推模型的理论形式为:线性趋势外推模型的理论形式为:式中,式中,a为趋势线在纵轴上的截距,是时间为趋势线在纵轴上的截距,是时间t为为0 0时时y的趋势预测值;的趋势预测值;b为趋势线的斜率,表示时间为趋势线的斜率,表示时间t变动一个变动一
22、个单位引起的时间序列观测值的平均变动量。单位引起的时间序列观测值的平均变动量。27 式中,式中,a为趋势线在纵轴上的截距,是时间为趋势线在纵轴上的截距,是时间t为为0 0时时y的趋势预测值;的趋势预测值;b为趋势线的斜率,表示时间为趋势线的斜率,表示时间t变动一个变动一个单位引起的时间序列观测值的平均变动量。单位引起的时间序列观测值的平均变动量。线性趋势外推分析在线性趋势外推分析在线性趋势外推分析在线性趋势外推分析在ExcelExcel中的实现方法:中的实现方法:中的实现方法:中的实现方法:方法一:利用图表加趋势线实现方法一:利用图表加趋势线实现方法一:利用图表加趋势线实现方法一:利用图表加趋
23、势线实现方法二:利用线性函数方法二:利用线性函数方法二:利用线性函数方法二:利用线性函数LINESTLINEST实现实现实现实现方法三:利用方法三:利用方法三:利用方法三:利用“数据分析数据分析数据分析数据分析”的的的的“回归回归回归回归”功能功能功能功能实现实现实现实现28方法一:利用图表加趋势线实现方法一:利用图表加趋势线实现 (1 1)录入时间序列数据;)录入时间序列数据;(2 2)点击点击“插入插入”点击点击“图表图表”;(3 3)选择图表类型,一般选折线图或)选择图表类型,一般选折线图或xyxy散点图;散点图;(4 4)填写图表标题等,选择图表输出位置,完成图表;)填写图表标题等,选
24、择图表输出位置,完成图表;(5 5)右击图表,选择)右击图表,选择“添加趋势线添加趋势线”,然后在趋势线类型,然后在趋势线类型中选择中选择“线性线性”,在,在“选项选项”中选择中选择“显示公式显示公式”和和“显示显示R平方值平方值”,然后单击,然后单击“确定确定”,即可得到线性模型及,即可得到线性模型及R方值。方值。(6 6)要预测某个时间的数值,在空白单元格中按照已得到)要预测某个时间的数值,在空白单元格中按照已得到的线性模型自行编辑公式,并将的线性模型自行编辑公式,并将t 值代入即可。值代入即可。案例:案例:根据江南某市根据江南某市20092009年年7 7月月20112011年年1212
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