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时间序列分析

移动平均法

用固定长度的滚动均值压掉短毛刺、突出走向,并可把最近一个窗口均值当作很短的外推。

更新日期 2026-08-29 时序

这篇能回答什么

移动平均法回答的是:「如果我只愿意用最近 k 期的算术(或加权)平均来代表当前水平,毛刺会被压掉多少,以及短外推会落在哪」。它是滤波器,不是似然模型:窗口里每一期的权重预先指定,不估计 θ,也不对残差做白噪声检验。教学图在第 36 期虚线之后给出几乎走平的橙色短路径——那是「把当前窗口均值再抄几期」,不是 ARIMA 的条件期望递推。

适合:要在业务图上先看去噪走向,或只要一两期的朴素预报。占用表把滚动窗覆盖到的时期打进三个互斥期次分箱:短窗近端(类别 A)、中段(类别 B)、长窗远端(类别 C)。远端最厚,说明平滑器把更多占用摊在较老的观测上,滞后会更明显。

什么时候不该用

把本页的滚动均值当成 ARIMA 里的 MA(q)。后者写的是误差的滞后,θ 由数据估计,见Auto ARIMA与(偏)自相关。有稳定斜坡时,窗口均值会系统性落后,应改双指数平滑或 Holt。固定旺季用Winters或SARIMA,不要靠加大 k 去「平均掉」季节。

如何选择方法

先问你要滤波器还是误差多项式。滤波器用本页:选 k,读滞后与占用。误差多项式用 ARIMA 的 q:ACF 截尾给出阶,系数可检验。只要折扣历史、不要硬切窗口,用单指数平滑。要斜坡,跳过本页。

  • 移动平均法:1 条定量序列 + 窗口 k;输出平滑路径、短外推与短/中/长窗占用。

  • ARIMA 的 MA(q):ε 的滞后多项式,不是滚动均值。

  • 单指数平滑:权重按 α 指数衰减,没有硬窗口。

  • Winters / SARIMA:季节峰不能靠加大 k 抹平。

输入、输出与限制

输入

分析序列须为定量、等间隔。窗口长度 k 为正整数,奇数便于中心对齐,偶数常做两次移动或偏一侧。可选权重:等权是简单移动平均,近端权更大是加权移动平均。

  • 分析序列:最少 1 个,最多 1 个,定量。

  • 窗口长度 k:≥2 的整数,且应明显小于有效期数。

  • 权重:可选;缺省等权。

输出

占用表给出短窗近端、中段、长窗远端的频数与占比。图为历史水平、平滑感更强的走向,以及虚线后几乎水平的短外推。本页主表没有 θ、标准误或 Ljung–Box。

产品限制

  • k 必须小于有效期数;过大则平滑序列只剩中段几个点。

  • 合计 247 是窗内部位的分箱条数,不必等于 36 期。

  • 类别 A/B/C 不是 k=3/5/7 三种窗口的比赛结果。

  • 外推默认把末端窗口均值平移,没有 95% 预测带。

  • 中心对齐会在样本两端各损失约 (k−1)/2 期。

案例

研究问题。 约 36 期的水平序列毛刺多、中段下探后回升。汇报想先看去噪走向,并只要虚线后几期的朴素水平,而不是搜一套 (p,d,q)。同时要分清:屏幕上的「移动平均」是滚动均值,不是 ARIMA 估计出来的 MA(1)。

教学占用合计 247 条:短窗近端(类别 A)57(23.08%),中段(类别 B)73(29.55%),长窗远端(类别 C)117(47.37%)。远端接近一半,提示平滑更滞后。下载时间序列表后,对「annual」产值勾选同一角色可走通操作;20 年序列上 k 不宜超过 5。占用 247 与年份行数不必对账。

下载教学示例表(时间序列)

在 StatsX 中操作

  1. 步骤 1 · 放入文件

    打开工作台,把 Excel / CSV / JSON 拖进上传区。练习去噪用带毛刺的水平列或产值。单文件不超过 20 MB。

  2. 步骤 2 · 看噪声尺度

    相邻跳动大、走势仍可辨,才值得开滚动窗。若整段是直线斜坡,本方法会系统性落后。时期列只用于排序。

  3. 步骤 3 · 选「移动平均法」

    在算法目录搜「移动平均」或「滑动平均」,点选移动平均法。不要当成 Auto ARIMA 的 MA 项。

  4. 步骤 4 · 给定窗口

    分析序列勾一列,k 先取 3 或 5。要中心对齐就选奇数。点运行。

  5. 步骤 5 · 比较平滑与滞后

    看长窗远端是否过厚、平滑线是否明显晚于转折。外推若走平,这是方法性质,不是拟合失败。

StatsX 工作台上传供移动平均平滑的序列
将教学示例表拖入工作台上传区。
列画像确认定量等间隔序列
核对分析列为定量、间隔整齐。
在目录中选择移动平均法
在算法目录中选定「移动平均法」。
为移动平均法指定序列与窗口长度
分析序列勾选定量列并设定窗口 k 后运行。

如何阅读输出

占用表把 247 条窗内部位记录分进三档。短窗近端 57(23.08%)说明平滑仍听见最近几期;中段 73(29.55%);长窗远端 117(47.37%)最大——滤波器把更多占用摊在较老的点上,转折会被抹晚。不要把 47.37% 写成 MA(1) 的 θ。

移动平均法结果表
项目类别统计量取值
移动平均法类别 A频数57
移动平均法类别 B频数73
移动平均法类别 C频数117
移动平均法合计有效样本 N247
移动平均法类别 A占比(%)23.08
移动平均法类别 B占比(%)29.55
移动平均法类别 C占比(%)47.37

左右滑动可查看完整表格

教学示例表在 StatsX 工作台中的计算结果口径。

移动平均法短中长窗占用表
工作台中的窗口期次分箱,数字应与上表一致。
三十六期水平历史与虚线后近乎走平的橙色短外推
虚线后橙色路径接近平移当前窗口水平;完整数字以工作台为准。

近端 23.08%、中段 29.55%、远端 47.37%。远端领先时,转折点会落后约 (k−1)/2 期(中心窗)或最多 k−1 期(只向后看的窗)。图上第 20 期附近的低点,平滑线会更晚才到底。虚线后走平:滚动均值没有斜坡状态,不会继续「沿上升段往上画」。

阅读顺序:k 是否过大 → 远端占用是否过厚 → 平滑线相对转折的滞后 → 外推是否被误写成趋势预测。要区间或误差多项式,离开本页。

理论与公式

简单移动平均把窗口内观测等权平均。向后看的窗与中心窗差一个对齐:

这与 ARIMA 的移动平均多项式不是同一件事。后者把当期写成白噪声及其滞后的线性组合,θ 要估计:

中心对齐的奇数窗把 m_t 对准窗口正中,相位滞后接近 0,但两端各缺 (k−1)/2 个点。k 越大方差越小、滞后越大。本页占用按窗的近端/中段/远端清点条数,是位置直方图,不是 θ̂。远端档厚,只说明平滑器听见了更多旧观测。

注意事项

  • 论文里写「移动平均」必须声明是滚动均值还是 MA(q),二者不能混用符号。

  • 长窗远端厚会让转折迟到,不适合做拐点警报。

  • 等权窗对异常点与普通点一视同仁,尖点会在 k 期内拖尾。

  • 虚线后走平不是 bug:本方法没有趋势状态。

  • 季节峰会被摊进窗口,加大 k 不会变成季节调整。

  • 247 是分箱条数,写方法时同时报告 k 与原始期数。

常见问题

参考文献

  • Hyndman, R. J., & Athanasopoulos, G. Forecasting: Principles and Practice[M]. OTexts.

  • Makridakis, S., Wheelwright, S. C., & Hyndman, R. J. Forecasting: Methods and Applications[M]. Wiley.

  • Box, G. E. P., Jenkins, G. M., Reinsel, G. C., & Ljung, G. M. Time Series Analysis: Forecasting and Control[M]. Wiley.

  • 王燕. 应用时间序列分析[M]. 中国人民大学出版社.