(R) 시계열 분석 (1) - 시계열 데이터 객체 생성
*이 글은 Youtube 곽영기 교수님의 R을 활용한 시계열 분석 (1) 영상을 참고해 쓰였습니다.
시계열 분석
시계열 분석이란
시간 흐름에 따라 일정한 간격으로 사건을 관찰하고, 과거의 데이터 분석을 통해 미래 관측값을 예측하는 데이터 분석 방법
변동 요인과 분석 과정
시계열 데이터 값 변동 요인
- trend component
- seasonal component
- irregular component
시계열 분석 과정
1. 데이터 생성(시계열 객체/관측값, 시작 시점, 주기 등)
- EDA
- 미래 관측값에 대한 예측(exponential modeling 혹은 ARIMA를 주로 이용)
위의 세 단계 중 이 글에서 다룰 내용은 분홍색 글씨로 표시간 1번, 데이터 생성 내용입니다.
R에서 시계열 데이터를 생성하는 툴은 ① stats 패키지의 ts class / ② xts 패키지의 xts class로 구분할 수 있고, 오늘은 특히 기본적인 ts 클래스를 사용해 데이터 객체를 만들어 보겠습니다.
데이터 불러오기
우선 예시 데이터를 불러와야 하는데, 이는 다음 링크를 클릭해 접속한 뒤 사진의 데이터를 검색해 utility.dat.txt를 사용합니다. utility.txt는 데이터의 정보를 담고 있습니다.
아래 코드에서는 위 데이터를 불러온 뒤 출력하는 내용입니다.
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url <- "https://jse.amstat.org/datasets/utility.dat.txt"
utility <- read.table(url)
utility
utility.ts 변수를 생성해 ts(time series) 대입합니다. 각 메소드는 다음과 같이 사용합니다.
data=utility[7] 은 전체 데이터의 7열만 사용한다는 뜻이며,
start=c(1990, 9) 는 1990년(시간 단위)의 9월(일련번호)의 데이터부터 수집한다는 뜻입니다.
동일한 방식으로 end(종료시점)을 지정할 수 있습니다.
frequence 는 시간 단위당 데이터의 개수를 표현하는 것으로, 현재 시간 단위는 연단위이고, 매달 시계열 값을 산출하기 위해 12를 입력합니다.
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utility.ts <- ts(data=utility[7], start=c(1990, 9),
frequency=12)
이후 class를 출력해 “ts” 객체임을 확인할 수 있습니다.
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class(utility.ts)
> "ts"
이후 plot 함수를 사용해 데이터 관측값을 그래프로 확인해봅니다.
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plot(1:40)
plot(utility.ts)
plot(utility.ts, col="salmon", lwd=2,
xlab="Year", ylab="Electricity Usage",
main="Electricity Usage Trend of Boston Area")
<img src=”https://github.com/user-attachments/assets/02ba1c5e-3bba-40d4-abfd-2ce3f9391ee0” width=90%/>
이외에 ts class 내 함수들은 다음과 같이 사용할 수 있습니다.
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# 시작 관측값 시각 추출
start(utility.ts)
# 종료 관측값 시각 추출
end(utility.ts)
# 시간 단위당 데이터 개수 확인
frequency(utility.ts)
# 관측값 간 주기 = 1/12
1/12
deltat(utility.ts)
# 각 관측값이 추출되는 시점을 동일한 간격의 시계열 값으로 반환
# time은 x축으로 사용됨
# 시작시점이 어디인지는 상관 X, 다만 시간단위에 대한 간격을 나타냄
# = 1월이 기준(0.000) 2월은 deltat(0.083), 3월은 2*deltat(0.167)...
time(utility.ts)
# 주기의 일련번호 반환 = 여기선 월
cycle(utility.ts)
# 시계열 함수 subset 생성
window(utility.ts, start=c(1991, 1), end=c(1992, 6))
window(utility.ts, start=c(1991, 1), frequency=1)
다음 강의인 xts를 정리하면서 ts와 기능 및 특징을 비교해 정리해보겠습니다.