Spaces:
Sleeping
Sleeping
File size: 44,565 Bytes
ec54e40 |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280 281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300 301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320 321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340 341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360 361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380 381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400 401 402 403 404 405 406 407 408 409 410 411 412 413 414 415 416 417 418 419 420 421 422 423 424 425 426 427 428 429 430 431 432 433 434 435 436 437 438 439 440 441 442 443 444 445 446 447 448 449 450 451 452 453 454 455 456 457 458 459 460 461 462 463 464 465 466 467 468 469 470 471 472 473 474 475 476 477 478 479 480 481 482 483 484 485 486 487 488 489 490 491 492 493 494 495 496 497 498 499 500 501 502 503 504 505 506 507 508 509 510 511 512 513 514 515 516 517 518 519 520 521 522 523 524 525 526 527 528 529 530 531 532 533 534 535 536 537 538 539 540 541 542 543 544 545 546 547 548 549 550 551 552 553 554 555 556 557 558 559 560 561 562 563 564 565 566 567 568 569 570 571 572 573 574 575 576 577 578 579 580 581 582 583 584 585 586 587 588 589 590 591 592 593 594 595 596 597 598 599 600 601 602 603 604 605 606 607 608 609 610 611 612 613 614 615 616 617 618 619 620 621 622 623 624 625 626 627 628 629 630 631 632 633 634 635 636 637 638 639 640 641 642 643 644 645 646 647 648 649 650 651 652 653 654 655 656 657 658 659 660 661 662 663 664 665 666 667 668 669 670 671 672 673 674 675 676 677 678 679 680 681 682 683 684 685 686 687 688 689 690 691 692 693 694 695 696 697 698 699 700 701 702 703 704 705 706 707 708 709 710 711 712 713 714 715 716 717 718 719 720 721 722 723 724 725 726 727 728 729 730 731 732 733 734 735 736 737 738 739 740 741 742 743 744 745 746 747 748 749 750 751 752 753 754 755 756 757 758 759 760 761 762 763 764 765 766 767 768 769 770 771 772 773 774 775 776 777 778 779 780 781 782 783 784 785 786 787 788 789 790 791 792 793 794 795 796 797 798 799 800 801 802 803 804 805 806 807 808 809 810 811 812 813 814 815 816 817 818 819 820 821 822 823 824 825 826 827 828 829 830 831 |
# streamlit_app.py
"""
Streamlit-приложение: предобработка (3.2), описательный анализ (3.3), тесты стационарности (3.4), генерация лагов/скользящих признаков (3.5), ACF/PACF (3.6), декомпозиция (3.7) и экспорт/веб-интерфейс (3.8).
Запуск:
pip install pandas numpy streamlit pytz plotly statsmodels scikit-learn
streamlit run streamlit_app.py
Файл создан для Дмитрия: сохраняет результаты в st.session_state, чтобы при смене виджетов
результаты не пропадали.
"""
import os
import io
import base64
from typing import Optional, List, Tuple, Dict
import numpy as np
import pandas as pd
import pytz
import streamlit as st
import plotly.express as px
import plotly.graph_objects as go
import matplotlib.pyplot as plt
from statsmodels.tsa.stattools import adfuller, kpss, acf as sm_acf, pacf as sm_pacf
from statsmodels.graphics.tsaplots import plot_acf, plot_pacf
from statsmodels.tsa.seasonal import seasonal_decompose
from statsmodels.stats.outliers_influence import variance_inflation_factor
from statsmodels.tools import add_constant
st.set_page_config(page_title="TS Preprocess & EDA (3.2–3.8)", layout="wide")
MOSCOW = pytz.timezone("Europe/Moscow")
# ---------------- Utilities ----------------
def detect_date_column(df: pd.DataFrame) -> Optional[str]:
candidates = [c for c in df.columns if any(k in c.lower() for k in ("date", "time", "timestamp", "dt", "day"))]
if candidates:
pref = [c for c in candidates if 'date' in c.lower()]
return pref[0] if pref else candidates[0]
scores = {}
for c in df.columns:
parsed = pd.to_datetime(df[c], errors='coerce', dayfirst=True, infer_datetime_format=True)
scores[c] = parsed.notna().mean()
best, score = max(scores.items(), key=lambda x: x[1])
return best if score > 0.5 else None
def try_parse_dates(series: pd.Series) -> pd.Series:
s = series.astype(str).replace('nan', pd.NA)
parsed = pd.to_datetime(s, errors='coerce', infer_datetime_format=True)
parsed = parsed.fillna(pd.to_datetime(s, format='%d.%m.%Y', errors='coerce'))
parsed = parsed.fillna(pd.to_datetime(s, format='%Y-%m-%d', errors='coerce'))
return parsed
def localize_to_moscow(ts: pd.Series, assume_tz: str = 'local') -> pd.Series:
ts = pd.to_datetime(ts, errors='coerce')
if ts.dt.tz is None:
if assume_tz == 'utc':
ts = ts.dt.tz_localize('UTC').dt.tz_convert('Europe/Moscow')
elif assume_tz == 'local':
ts = ts.dt.tz_localize('Europe/Moscow')
else:
pass
else:
ts = ts.dt.tz_convert('Europe/Moscow')
return ts
def detect_outliers_iqr(col: pd.Series) -> pd.Series:
q1 = col.quantile(0.25)
q3 = col.quantile(0.75)
iqr = q3 - q1
lo = q1 - 1.5 * iqr
hi = q3 + 1.5 * iqr
return (col < lo) | (col > hi)
def winsorize_series(col: pd.Series, lower_q: float = 0.01, upper_q: float = 0.99) -> pd.Series:
low = col.quantile(lower_q)
high = col.quantile(upper_q)
return col.clip(lower=low, upper=high)
# ---------------- Preprocessing (3.2) ----------------
def preprocess_timeseries(
df: pd.DataFrame,
date_col: str,
tz_assume: str = 'local',
numeric_missing_strategy: str = 'interpolate',
cat_missing_strategy: str = 'mode',
outlier_strategy: str = 'interpolate',
resample_freq: Optional[str] = None,
) -> Tuple[pd.DataFrame, Dict]:
info: Dict = {}
df2 = df.copy()
parsed = try_parse_dates(df2[date_col])
info['parse_success'] = float(parsed.notna().mean())
df2['timestamp'] = parsed
df2['timestamp'] = localize_to_moscow(df2['timestamp'], assume_tz=tz_assume)
before = len(df2)
df2 = df2.dropna(subset=['timestamp']).reset_index(drop=True)
info['dropped_no_timestamp'] = before - len(df2)
df2 = df2.sort_values('timestamp').drop_duplicates(subset=['timestamp']).reset_index(drop=True)
num_cols = df2.select_dtypes(include=[np.number]).columns.tolist()
cat_cols = [c for c in df2.columns if c not in num_cols and c != 'timestamp' and c != date_col]
info['num_cols'] = num_cols
info['cat_cols'] = cat_cols
info['missing_before'] = df2[num_cols].isna().sum().to_dict()
if numeric_missing_strategy == 'drop':
df2 = df2.dropna(subset=num_cols).reset_index(drop=True)
elif numeric_missing_strategy == 'interpolate':
df2 = df2.set_index('timestamp')
df2[num_cols] = df2[num_cols].interpolate(method='time', limit_direction='both')
df2 = df2.reset_index()
elif numeric_missing_strategy == 'rolling':
for c in num_cols:
df2[c] = df2[c].fillna(df2[c].rolling(window=7, min_periods=1).mean())
else:
raise ValueError('unknown numeric_missing_strategy')
for c in cat_cols:
if cat_missing_strategy == 'mode':
mode = df2[c].mode()
fill = mode[0] if not mode.empty else 'unknown'
df2[c] = df2[c].fillna(fill)
else:
df2[c] = df2[c].fillna('unknown')
info['missing_after'] = df2[num_cols].isna().sum().to_dict()
outlier_summary = []
for c in num_cols:
col = df2[c]
iqr_mask = detect_outliers_iqr(col)
outlier_summary.append({'column': c, 'iqr_count': int(iqr_mask.sum())})
info['outlier_summary'] = outlier_summary
if outlier_strategy == 'mark':
pass
elif outlier_strategy == 'interpolate':
df2 = df2.set_index('timestamp')
for c in num_cols:
mask = detect_outliers_iqr(df2[c])
df2.loc[mask, c] = np.nan
df2[num_cols] = df2[num_cols].interpolate(method='time', limit_direction='both')
df2 = df2.reset_index()
elif outlier_strategy == 'winsorize':
for c in num_cols:
df2[c] = winsorize_series(df2[c])
elif outlier_strategy == 'drop':
for c in num_cols:
mask = detect_outliers_iqr(df2[c])
df2 = df2.loc[~mask].reset_index(drop=True)
else:
raise ValueError('unknown outlier_strategy')
if resample_freq is not None:
df2 = df2.set_index('timestamp')
agg = {}
for c in num_cols:
lname = c.lower()
if any(k in lname for k in ('case', 'count', 'death', 'new', 'confirmed', 'positive', 'tests')):
agg[c] = 'sum'
else:
agg[c] = 'mean'
res = df2.resample(resample_freq).agg(agg)
for c in cat_cols:
res[c] = df2[c].resample(resample_freq).first()
res = res.reset_index()
df2 = res
if 'timestamp' in df2.columns:
ts = pd.to_datetime(df2['timestamp'])
if ts.dt.tz is None:
df2['timestamp'] = ts.dt.tz_localize('Europe/Moscow')
else:
df2['timestamp'] = ts.dt.tz_convert('Europe/Moscow')
info['final_shape'] = df2.shape
return df2, info
# ---------------- Descriptive (3.3) ----------------
def descriptive_statistics(df: pd.DataFrame, numeric_cols: List[str]) -> pd.DataFrame:
rows = []
for c in numeric_cols:
s = df[c].dropna()
rows.append({
'column': c,
'count': int(s.count()),
'mean': float(s.mean()) if not s.empty else None,
'median': float(s.median()) if not s.empty else None,
'std': float(s.std()) if not s.empty else None,
'min': float(s.min()) if not s.empty else None,
'q1': float(s.quantile(0.25)) if not s.empty else None,
'q3': float(s.quantile(0.75)) if not s.empty else None,
'max': float(s.max()) if not s.empty else None,
'skew': float(s.skew()) if not s.empty else None,
'kurtosis': float(s.kurtosis()) if not s.empty else None,
'missing_pct': float(df[c].isna().mean())
})
return pd.DataFrame(rows).set_index('column')
# ---------------- Stationarity (3.4) helpers ----------------
def run_adf(series: pd.Series) -> Dict:
try:
res = adfuller(series.dropna().values, autolag='AIC')
return {'statistic': res[0], 'pvalue': res[1], 'usedlag': res[2], 'nobs': res[3]}
except Exception as e:
return {'error': str(e)}
def run_kpss(series: pd.Series) -> Dict:
try:
res = kpss(series.dropna().values, nlags='auto')
return {'statistic': res[0], 'pvalue': res[1], 'nlags': res[2]}
except Exception as e:
return {'error': str(e)}
# ---------------- Lag & Rolling (3.5) ----------------
def create_lags_and_rolls(df: pd.DataFrame, target: str, lags: List[int], roll_windows: List[int], extra_features: List[str] = None) -> pd.DataFrame:
df2 = df.copy().set_index('timestamp')
df2 = df2.sort_index()
for l in lags:
df2[f'{target}_lag_{l}'] = df2[target].shift(l)
if extra_features:
for feat in extra_features:
for l in lags:
df2[f'{feat}_lag_{l}'] = df2[feat].shift(l)
for w in roll_windows:
df2[f'{target}_roll_mean_{w}'] = df2[target].rolling(window=w, min_periods=1).mean()
df2[f'{target}_roll_std_{w}'] = df2[target].rolling(window=w, min_periods=1).std()
return df2.reset_index()
def compute_lag_correlations(df: pd.DataFrame, target: str, lags: List[int]) -> pd.DataFrame:
cols = [f'{target}_lag_{l}' for l in lags if f'{target}_lag_{l}' in df.columns]
corr_rows = []
for c in cols:
corr = df[[target, c]].dropna().corr().iloc[0, 1]
corr_rows.append({'lag_col': c, 'corr_with_target': float(corr) if pd.notna(corr) else None})
return pd.DataFrame(corr_rows).set_index('lag_col')
def compute_vif(df: pd.DataFrame, features: List[str]) -> pd.DataFrame:
X = df[features].dropna()
if X.shape[0] == 0:
return pd.DataFrame({'feature': features, 'VIF': [None] * len(features)}).set_index('feature')
X_const = add_constant(X)
vif_vals = []
for i, col in enumerate(X.columns):
try:
v = variance_inflation_factor(X_const.values, i + 1)
except Exception:
v = np.nan
vif_vals.append({'feature': col, 'VIF': float(v) if pd.notna(v) else None})
return pd.DataFrame(vif_vals).set_index('feature')
# ---------------- ACF/PACF helpers (3.6) ----------------
def get_acf_pacf_with_conf(series: pd.Series, nlags: int = 40, alpha: float = 0.05):
acf_vals, acf_confint = sm_acf(series.dropna().values, nlags=nlags, alpha=alpha)
pacf_vals, pacf_confint = sm_pacf(series.dropna().values, nlags=nlags, alpha=alpha)
return acf_vals, acf_confint, pacf_vals, pacf_confint
def significant_lags_from_conf(vals: np.ndarray, confint: np.ndarray) -> List[int]:
sig = []
for i in range(1, len(vals)):
lower, upper = confint[i]
v = vals[i]
if (v < lower) or (v > upper):
sig.append(i)
return sig
def plotly_acf_pacf(acf_vals, acf_conf, pacf_vals, pacf_conf, max_lag, title_prefix=''):
# build ACF bar + conf intervals
lags = list(range(len(acf_vals)))[: max_lag + 1]
acf_fig = go.Figure()
acf_fig.add_trace(go.Bar(x=lags, y=acf_vals[:len(lags)], name='ACF'))
# conf intervals as lines
if acf_conf is not None and len(acf_conf) >= len(lags):
lower = [acf_conf[i][0] for i in lags]
upper = [acf_conf[i][1] for i in lags]
acf_fig.add_trace(go.Scatter(x=lags, y=upper, mode='lines', line=dict(width=1), name='conf_upper'))
acf_fig.add_trace(go.Scatter(x=lags, y=lower, mode='lines', line=dict(width=1), name='conf_lower'))
acf_fig.update_layout(title=f'{title_prefix} ACF', xaxis_title='lag')
lags_p = list(range(len(pacf_vals)))[: max_lag + 1]
pacf_fig = go.Figure()
pacf_fig.add_trace(go.Bar(x=lags_p, y=pacf_vals[:len(lags_p)], name='PACF'))
if pacf_conf is not None and len(pacf_conf) >= len(lags_p):
lowerp = [pacf_conf[i][0] for i in lags_p]
upperp = [pacf_conf[i][1] for i in lags_p]
pacf_fig.add_trace(go.Scatter(x=lags_p, y=upperp, mode='lines', line=dict(width=1), name='conf_upper'))
pacf_fig.add_trace(go.Scatter(x=lags_p, y=lowerp, mode='lines', line=dict(width=1), name='conf_lower'))
pacf_fig.update_layout(title=f'{title_prefix} PACF', xaxis_title='lag')
return acf_fig, pacf_fig
# ---------------- Report generation (3.8 helpers) ----------------
def generate_html_report(
df: pd.DataFrame,
target: str,
features: List[str],
params: Dict,
figs: Dict[str, any],
tables: Dict[str, pd.DataFrame]
) -> str:
parts = []
parts.append(f"<h1>Отчёт по временным рядам — target: {target}</h1>")
parts.append(f"<p>Параметры: {params}</p>")
# include time series fig
if 'series' in figs:
parts.append('<h2>Временной ряд</h2>')
parts.append(figs['series'].to_html(full_html=False, include_plotlyjs='cdn'))
if 'decomp' in figs:
parts.append('<h2>Декомпозиция</h2>')
parts.append(figs['decomp_observed'].to_html(full_html=False, include_plotlyjs='cdn'))
parts.append(figs['decomp_trend'].to_html(full_html=False, include_plotlyjs='cdn'))
parts.append(figs['decomp_seasonal'].to_html(full_html=False, include_plotlyjs='cdn'))
parts.append(figs['decomp_resid'].to_html(full_html=False, include_plotlyjs='cdn'))
if 'corr' in figs:
parts.append('<h2>Матрица корреляций</h2>')
parts.append(figs['corr'].to_html(full_html=False, include_plotlyjs='cdn'))
if 'acf' in figs and 'pacf' in figs:
parts.append('<h2>ACF / PACF</h2>')
parts.append(figs['acf'].to_html(full_html=False, include_plotlyjs='cdn'))
parts.append(figs['pacf'].to_html(full_html=False, include_plotlyjs='cdn'))
# tables
for name, table in tables.items():
parts.append(f'<h3>{name}</h3>')
parts.append(table.to_html(classes="table table-striped", index=True))
html = '<html><head><meta charset="utf-8"></head><body>' + ''.join(parts) + '</body></html>'
return html
# ---------------- Streamlit UI ----------------
st.title("Временные ряды — предобработка, EDA, стационарность, лаги, ACF/PACF, декомпозиция и экспорт (3.2–3.8)")
# Sidebar
st.sidebar.header("Настройки")
uploaded_file = st.sidebar.file_uploader("Загрузите CSV/Parquet", type=['csv', 'parquet'])
# small built-in example option (uses local file if present)
sample_option = None
if os.path.exists('russia_covid_dataset.csv'):
sample_option = 'russia_covid_dataset.csv'
sample_choice = st.sidebar.selectbox('Или выбрать предзагруженный пример', options=[None, sample_option] if sample_option else [None])
tz_assume = st.sidebar.selectbox("Как трактовать tz-naive метки?",
options=['local', 'utc', 'keep'], index=0,
format_func=lambda x: {'local': 'локально (Europe/Moscow)', 'utc': 'UTC->Moscow', 'keep': 'не трогать'}[x])
numeric_missing_strategy = st.sidebar.selectbox("Заполнение пропусков (числ.)", options=['interpolate', 'drop', 'rolling'], index=0)
cat_missing_strategy = st.sidebar.selectbox("Заполнение пропусков (категор.)", options=['mode', 'unknown'], index=0)
outlier_strategy = st.sidebar.selectbox("Обработка выбросов", options=['interpolate', 'winsorize', 'drop', 'mark'], index=0)
resample_freq = st.sidebar.selectbox("Ресемплить к частоте (если нужно)", options=[None, 'D', 'W', 'M'], index=1)
# load dataset and persist
if 'df_in' not in st.session_state:
st.session_state['df_in'] = None
if uploaded_file is not None:
try:
if uploaded_file.name.endswith('.parquet'):
df_in = pd.read_parquet(uploaded_file)
else:
df_in = pd.read_csv(uploaded_file, low_memory=False)
st.session_state['df_in'] = df_in
st.success(f"Загружен файл: {uploaded_file.name} ({df_in.shape[0]}×{df_in.shape[1]})")
except Exception as e:
st.error(f"Ошибка загрузки: {e}")
st.stop()
elif sample_choice:
st.session_state['df_in'] = pd.read_csv(sample_choice, low_memory=False)
st.info(f"Выбран пример: {sample_choice}")
else:
local_path = 'russia_covid_dataset.csv'
if st.session_state['df_in'] is None and os.path.exists(local_path):
st.session_state['df_in'] = pd.read_csv(local_path, low_memory=False)
st.info(f"Авто-загружен локальный файл {local_path}")
elif st.session_state['df_in'] is None:
st.info("Загрузите файл или поместите russia_covid_dataset.csv в рабочую папку.")
st.stop()
df_in = st.session_state['df_in']
st.subheader("Preview входного датасета")
st.dataframe(df_in.head(8))
# detect date column
detected = detect_date_column(df_in)
col_for_date = st.text_input("Колонка с временной меткой", value=detected if detected else "")
if not col_for_date:
st.error("Укажите колонку с временной меткой.")
st.stop()
# Run buttons
col1, col2 = st.columns([1, 1])
with col1:
run_btn = st.button("Run Preprocessing")
with col2:
force_btn = st.button("Force Recompute (пересчитать)")
# session keys
st.session_state.setdefault('preprocessed', False)
st.session_state.setdefault('df_clean', None)
st.session_state.setdefault('info', {})
st.session_state.setdefault('df_lags', None)
if run_btn or force_btn or (not st.session_state['preprocessed'] and st.session_state['df_clean'] is None):
df_clean, info = preprocess_timeseries(
df_in,
date_col=col_for_date,
tz_assume=tz_assume,
numeric_missing_strategy=numeric_missing_strategy,
cat_missing_strategy=cat_missing_strategy,
outlier_strategy=outlier_strategy,
resample_freq=resample_freq,
)
st.session_state['df_clean'] = df_clean
st.session_state['info'] = info
st.session_state['preprocessed'] = True
# Main UI after preprocess
if st.session_state.get('preprocessed'):
df_clean = st.session_state['df_clean']
info = st.session_state['info']
st.subheader("Финальный датасет (первые строки)")
st.dataframe(df_clean.head(10))
st.markdown(f"**Размер до/после:** {df_in.shape} → {info.get('final_shape')}")
st.markdown(f"**Доля распарсенных дат:** {info.get('parse_success', 0):.2%}")
st.markdown(f"**Удалено строк без даты:** {info.get('dropped_no_timestamp', 0)}")
st.download_button("Скачать final_dataset.csv", data=df_clean.to_csv(index=False).encode('utf-8'), file_name='final_dataset.csv', mime='text/csv')
# 3.3 Descriptive
st.header("Этап 3.3 — Описательная статистика и визуализация")
numeric_cols = df_clean.select_dtypes(include=[np.number]).columns.tolist()
if not numeric_cols:
st.warning("Нет числовых колонок для анализа.")
else:
stats_df = descriptive_statistics(df_clean, numeric_cols)
st.subheader("Дескриптивная статистика")
st.dataframe(stats_df)
st.subheader("Гистограммы / Boxplot / Pairwise")
sel = st.multiselect("Выбрать колонки для графиков", numeric_cols, default=numeric_cols[:3])
for c in sel:
c1, c2 = st.columns(2)
with c1:
fig = px.histogram(df_clean, x=c, nbins=60, title=f'Histogram: {c}')
st.plotly_chart(fig, use_container_width=True)
with c2:
figb = go.Figure()
figb.add_trace(go.Box(y=df_clean[c], name=c))
st.plotly_chart(figb, use_container_width=True)
if len(sel) >= 2:
st.subheader("Scatter matrix")
figm = px.scatter_matrix(df_clean, dimensions=sel[:6], title='Scatter matrix (часть признаков)')
st.plotly_chart(figm, use_container_width=True)
st.subheader("Матрица корреляций")
corr_method = st.selectbox("Тип корреляции", options=['pearson', 'spearman'], index=0)
corr = df_clean[numeric_cols].corr(method=corr_method)
figc = px.imshow(corr, text_auto=True, title=f'Correlation ({corr_method})')
st.plotly_chart(figc, use_container_width=True)
# 3.4 Stationarity
st.header("Этап 3.4 — Проверка на стационарность (ADF/KPSS) и визуальная диагностика")
if not numeric_cols:
st.info("Нет числовых колонок для тестов.")
else:
station_target = st.selectbox("Выберите колонку для тестов", options=numeric_cols, index=0, key='station_target')
window1 = st.number_input("Окно rolling mean/std (точки)", min_value=3, max_value=365, value=30)
s = df_clean.set_index('timestamp')[station_target].dropna()
fig = go.Figure()
fig.add_trace(go.Scatter(x=s.index, y=s.values, name='series'))
roll_mean = s.rolling(window=window1, min_periods=1).mean()
roll_std = s.rolling(window=window1, min_periods=1).std()
fig.add_trace(go.Scatter(x=roll_mean.index, y=roll_mean.values, name=f'rolling_mean_{window1}'))
fig.update_layout(title=f'Series & rolling mean ({station_target})', height=400)
st.plotly_chart(fig, use_container_width=True)
fig2 = go.Figure()
fig2.add_trace(go.Scatter(x=roll_std.index, y=roll_std.values, name=f'rolling_std_{window1}'))
fig2.update_layout(title=f'Rolling std ({station_target})', height=300)
st.plotly_chart(fig2, use_container_width=True)
if st.button("Run stationarity tests"):
adf_res = run_adf(s)
kpss_res = run_kpss(s)
alpha = 0.05
adf_stationary = ('pvalue' in adf_res) and (adf_res['pvalue'] < alpha)
kpss_stationary = ('pvalue' in kpss_res) and (kpss_res['pvalue'] > alpha)
st.subheader("Результаты тестов")
st.write("ADF:", adf_res)
st.write("KPSS:", kpss_res)
st.markdown(f"Интерпретация при α={alpha}: ")
st.write(f"- ADF говорит, что ряд {'стационарен' if adf_stationary else 'НЕ стационарен'} (p={adf_res.get('pvalue','?')})")
st.write(f"- KPSS говорит, что ряд {'стационарен' if kpss_stationary else 'НЕ стационарен'} (p={kpss_res.get('pvalue','?')})")
if adf_stationary and kpss_stationary:
st.success("Оба теста согласны: ряд, скорее всего, стационарен.")
elif (not adf_stationary) and (not kpss_stationary):
st.warning("Оба теста указывают на нестационарность → рекомендуем дифференцирование / детренд / лог-трансформацию.")
else:
st.info("Тесты противоречат друг другу — смотрите графики rolling mean/std и пробуйте трансформации (log/diff).")
st.subheader("Применить дифференцирование и повторить тесты")
diff_order = st.number_input("Порядок дифференцирования (целое >=1)", min_value=1, max_value=5, value=1, step=1)
if st.button("Apply diff & Re-test"):
s_diff = s.diff(periods=diff_order).dropna()
adf_res = run_adf(s_diff)
kpss_res = run_kpss(s_diff)
st.write(f"Результаты для {diff_order}-го диффа:")
st.write("ADF:", adf_res)
st.write("KPSS:", kpss_res)
figd = px.line(x=s_diff.index, y=s_diff.values, title=f'Differenced series (order={diff_order})')
st.plotly_chart(figd, use_container_width=True)
if st.checkbox("Сохранить дифференцированный ряд в session (переопределит final_dataset)", value=False):
df_store = df_clean.copy()
df_store[station_target] = df_store[station_target].diff(periods=diff_order)
df_store = df_store.dropna(subset=[station_target]).reset_index(drop=True)
st.session_state['df_clean'] = df_store
st.success("Дифференцированный ряд сохранён в final_dataset (session).")
# 3.5 Lag & Rolling features
st.header("Этап 3.5 — Создание лагов и скользящих статистик")
if not numeric_cols:
st.info("Нет числовых колонок для создания лагов.")
else:
st.subheader("Параметры генерации лагов/скользящих")
target_col = st.selectbox("Выберите целевую колонку (target)", options=numeric_cols, index=0, key='lag_target')
default_lags = st.text_input("Список лагов через запятую (напр. 1,7,30)", value='1,7,30')
default_rolls = st.text_input("Список окон для скользящих через запятую (напр. 7,30)", value='7,30')
extra_feats_raw = st.text_input("Доп. признаки для лагов (через запятую), необязательно", value='')
try:
lags = [int(x.strip()) for x in default_lags.split(',') if x.strip()]
except Exception:
lags = [1, 7, 30]
try:
rolls = [int(x.strip()) for x in default_rolls.split(',') if x.strip()]
except Exception:
rolls = [7, 30]
extra_feats = [x.strip() for x in extra_feats_raw.split(',') if x.strip()]
extra_feats = [f for f in extra_feats if f in df_clean.columns]
if st.button('Generate lags & rolls'):
df_lags = create_lags_and_rolls(df_clean, target_col, lags, rolls, extra_features=extra_feats)
st.session_state['df_lags'] = df_lags
st.success(f'Создан датасет с лагами: shape={df_lags.shape}')
if st.session_state.get('df_lags') is not None:
df_lags = st.session_state['df_lags']
st.subheader('Первые строки с лагами')
st.dataframe(df_lags.head(10))
st.subheader('Корреляция лагов с target')
corr_lags = compute_lag_correlations(df_lags, target_col, lags)
st.dataframe(corr_lags)
st.subheader('Heatmap корреляций (лаги + target + дополнительные фичи)')
lag_cols = [f'{target_col}_lag_{l}' for l in lags if f'{target_col}_lag_{l}' in df_lags.columns]
numeric_subset = [target_col] + lag_cols + [c for c in extra_feats if c in df_lags.select_dtypes(include=[np.number]).columns]
if len(numeric_subset) >= 2:
corr2 = df_lags[numeric_subset].corr()
figh = px.imshow(corr2, text_auto=True, title='Lag correlations heatmap')
st.plotly_chart(figh, use_container_width=True)
st.subheader('Проверка мультиколлинеарности (VIF) для признаков с лагами')
candidate_feats = st.multiselect('Выберите признаки для VIF (по умолчанию lag-колонки)', options=numeric_subset, default=lag_cols)
if candidate_feats:
vif_df = compute_vif(df_lags, candidate_feats)
st.dataframe(vif_df)
st.download_button('Скачать датасет с лагами (CSV)', data=df_lags.to_csv(index=False).encode('utf-8'), file_name='dataset_with_lags.csv', mime='text/csv')
if st.checkbox('Сохранить датасет с лагами в session (df_clean <- df_lags конвертировать)', value=False):
st.session_state['df_clean'] = df_lags
st.success('final_dataset в session заменён на датасет с лагами.')
# 3.6 ACF / PACF
st.header("Этап 3.6 — Анализ автокорреляции: ACF и PACF")
if not numeric_cols:
st.info('Нет числовых колонок для ACF/PACF.')
else:
acf_target = st.selectbox('Выберите колонку для ACF/PACF', options=numeric_cols, index=0, key='acf_target')
max_lag = st.number_input('Максимальный лаг (nlags)', min_value=10, max_value=500, value=40, step=1)
alpha = st.slider('Уровень значимости для доверительного интервала (alpha)', min_value=0.01, max_value=0.2, value=0.05, step=0.01)
s_acf = df_clean.set_index('timestamp')[acf_target].dropna()
if len(s_acf) < 2:
st.warning('Недостаточно наблюдений для ACF/PACF.')
else:
try:
acf_vals, acf_conf, pacf_vals, pacf_conf = get_acf_pacf_with_conf(s_acf, nlags=int(max_lag), alpha=float(alpha))
except Exception as e:
st.error(f'Ошибка при вычислении ACF/PACF: {e}')
acf_vals = pacf_vals = np.array([])
acf_conf = pacf_conf = np.array([])
fig_acf = plt.figure(figsize=(10, 4))
plot_acf(s_acf.values, lags=int(max_lag), alpha=alpha, zero=True, title=f'ACF: {acf_target}', ax=fig_acf.gca())
st.pyplot(fig_acf)
fig_pacf = plt.figure(figsize=(10, 4))
plot_pacf(s_acf.values, lags=int(max_lag), alpha=alpha, method='ywm', title=f'PACF: {acf_target}', ax=fig_pacf.gca())
st.pyplot(fig_pacf)
sig_acf = significant_lags_from_conf(acf_vals, acf_conf) if acf_vals.size else []
sig_pacf = significant_lags_from_conf(pacf_vals, pacf_conf) if pacf_vals.size else []
st.subheader('Статистически значимые лаги (по доверительным интервалам)')
st.write('ACF значимые лаги:', sig_acf)
st.write('PACF значимые лаги:', sig_pacf)
acf_rows = []
for i in range(min(len(acf_vals), int(max_lag) + 1)):
lower, upper = acf_conf[i] if acf_conf.size else (None, None)
acf_rows.append({'lag': i, 'acf': float(acf_vals[i]), 'conf_low': float(lower) if lower is not None else None, 'conf_high': float(upper) if upper is not None else None})
pacf_rows = []
for i in range(min(len(pacf_vals), int(max_lag) + 1)):
lower, upper = pacf_conf[i] if pacf_conf.size else (None, None)
pacf_rows.append({'lag': i, 'pacf': float(pacf_vals[i]), 'conf_low': float(lower) if lower is not None else None, 'conf_high': float(upper) if upper is not None else None})
st.subheader('ACF values (таблица)')
st.dataframe(pd.DataFrame(acf_rows).set_index('lag'))
st.subheader('PACF values (таблица)')
st.dataframe(pd.DataFrame(pacf_rows).set_index('lag'))
st.markdown('**Интерпретация (упрощённо):** - Резкий обрыв в PACF на лаге p → возможный порядок AR(p). - Плавное затухание в ACF → возможный порядок MA(q). - Лаги, выходящие за доверительный интервал — статистически значимы.')
# 3.7 Decomposition
st.header("Этап 3.7 — Декомпозиция временного ряда")
if not numeric_cols:
st.info('Нет числовых колонок для декомпозиции.')
else:
decomp_target = st.selectbox('Выберите колонку для декомпозиции', options=numeric_cols, index=0, key='decomp_target')
model_choice = st.radio('Модель декомпозиции', options=['additive', 'multiplicative'], index=0)
period_option = st.selectbox('Период сезонности (если известен)', options=['auto', '7', '30', '365', 'custom'], index=0)
custom_period = None
if period_option == 'custom':
custom_period = st.number_input('Введите период (целое >1)', min_value=2, value=30, step=1)
if period_option == 'auto':
inferred = None
try:
tmp = df_clean.set_index('timestamp')[decomp_target].dropna()
inferred_freq = pd.infer_freq(tmp.index)
if inferred_freq in ('D', 'B'):
suggested = 7
elif inferred_freq == 'W':
suggested = 52
else:
suggested = None
inferred = suggested
except Exception:
inferred = None
else:
inferred = int(period_option) if period_option in ('7', '30', '365') else None
period = custom_period if custom_period is not None else inferred
st.write(f'Выбранная модель: {model_choice}. Период: {period if period is not None else "не задан (нужен для правильной декомпозиции)"}.')
if st.button('Run decomposition'):
s = df_clean.set_index('timestamp')[decomp_target].dropna()
if period is None:
st.error('Период не определён. Укажите период (например 7 для недельной сезонности) или используйте custom.')
elif len(s) < period * 2:
st.error(f'Недостаточно точек для надёжной декомпозиции при периоде={period}. Нужно >= 2*period наблюдений. У вас {len(s)}.')
else:
try:
decomp = seasonal_decompose(s, period=int(period), model=model_choice, extrapolate_trend='freq')
st.session_state['decomp'] = decomp
comp_df = pd.DataFrame({'timestamp': s.index, 'observed': decomp.observed, 'trend': decomp.trend, 'seasonal': decomp.seasonal, 'resid': decomp.resid}).reset_index(drop=True)
st.session_state['decomp_df'] = comp_df
st.subheader('Графики компонентов')
st.plotly_chart(px.line(comp_df, x='timestamp', y='observed', title='Observed'), use_container_width=True)
st.plotly_chart(px.line(comp_df, x='timestamp', y='trend', title='Trend'), use_container_width=True)
st.plotly_chart(px.line(comp_df, x='timestamp', y='seasonal', title='Seasonal'), use_container_width=True)
st.plotly_chart(px.line(comp_df, x='timestamp', y='resid', title='Residuals'), use_container_width=True)
st.success('Декомпозиция выполнена и сохранена в сессии (decomp, decomp_df).')
st.subheader('Анализ компонентов')
trend_nonnull = comp_df['trend'].dropna()
if len(trend_nonnull) > 2:
xnum = np.arange(len(trend_nonnull))
coef = np.polyfit(xnum, trend_nonnull.values, 1)
slope = coef[0]
st.write(f'- Приблизительный линейный наклон тренда: {slope:.6f} ({"вырос" if slope>0 else "упал"}).')
else:
st.write('- Слишком мало данных в компоненте trend для оценки наклона.')
seasonal = comp_df['seasonal'].dropna()
if not seasonal.empty:
amp = seasonal.max() - seasonal.min()
st.write(f'- Амплитуда сезонной компоненты: {amp:.4f} (max={seasonal.max():.4f}, min={seasonal.min():.4f}).')
resid = comp_df['resid'].dropna()
st.subheader('Диагностика остатков')
st.write(f'- Длина остатков: {len(resid)}')
if len(resid) > 3:
adf_r = run_adf(resid)
kpss_r = run_kpss(resid)
st.write('ADF (resid):', adf_r)
st.write('KPSS (resid):', kpss_r)
a_stat = ('pvalue' in adf_r) and (adf_r['pvalue'] < 0.05)
k_stat = ('pvalue' in kpss_r) and (kpss_r['pvalue'] > 0.05)
if a_stat and k_stat:
st.success('Остатки выглядят стационарными по ADF и KPSS — декомпозиция адекватна.')
else:
st.warning('Остатки, возможно, нестационарны. Посмотрите на график остатков и подумайте о дополнительных преобразованиях или изменении периода/модели.')
else:
st.info('Недостаточно данных для тестов остатков.')
st.download_button('Скачать компоненты (CSV)', data=comp_df.to_csv(index=False).encode('utf-8'), file_name='decomposition_components.csv', mime='text/csv')
except Exception as e:
st.error(f'Ошибка при декомпозиции: {e}')
st.info('Этап 3.7 завершён. Дальше можно делать ACF/PACF на остатках, моделирование или формирование отчёта.')
# ---------------- 3.8 Web interface & report export ----------------
st.header('Этап 3.8 — Веб-интерфейс, конфигурация и экспорт отчёта')
st.markdown('Здесь собраны управляющие элементы для быстрой генерации HTML-отчёта и экспорта результатов. Отчёт включает: график ряда, скользящее среднее, матрицу корреляций, ACF/PACF и декомпозицию.')
# Unified controls
with st.expander('Параметры для отчёта'):
report_target = st.selectbox('Target для отчёта', options=numeric_cols, index=0)
report_features = st.multiselect('Доп. признаки для отчёта (включаются в корреляции)', options=numeric_cols, default=[c for c in numeric_cols if c != report_target][:2])
report_roll = st.number_input('Окно для скользящего среднего в отчёте', min_value=2, max_value=365, value=30)
report_acf_lags = st.number_input('nlags для ACF/PACF в отчёте', min_value=10, max_value=500, value=40)
report_period = st.selectbox('Период для декомпозиции в отчёте', options=[None, 7, 30, 365], index=1)
if st.button('Сгенерировать и показать отчёт (вкладки ниже)'):
# prepare figures
figs = {}
# time series with rolling
s = df_clean.set_index('timestamp')[report_target].dropna()
fig_series = go.Figure()
fig_series.add_trace(go.Scatter(x=s.index, y=s.values, mode='lines', name='observed'))
fig_series.add_trace(go.Scatter(x=s.rolling(window=report_roll, min_periods=1).mean().index, y=s.rolling(window=report_roll, min_periods=1).mean().values, mode='lines', name=f'roll_mean_{report_roll}'))
fig_series.update_layout(title=f'Series: {report_target}', height=350)
figs['series'] = fig_series
# corr
corr_cols = [report_target] + report_features
corr_df = df_clean[corr_cols].corr()
figs['corr'] = px.imshow(corr_df, text_auto=True, title='Correlation matrix')
# decomposition (if available)
if 'decomp_df' in st.session_state:
comp_df = st.session_state['decomp_df']
figs['decomp_observed'] = px.line(comp_df, x='timestamp', y='observed', title='Observed')
figs['decomp_trend'] = px.line(comp_df, x='timestamp', y='trend', title='Trend')
figs['decomp_seasonal'] = px.line(comp_df, x='timestamp', y='seasonal', title='Seasonal')
figs['decomp_resid'] = px.line(comp_df, x='timestamp', y='resid', title='Residuals')
else:
figs['decomp_observed'] = figs['decomp_trend'] = figs['decomp_seasonal'] = figs['decomp_resid'] = None
# acf/pacf (plotly version)
try:
acf_vals, acf_conf, pacf_vals, pacf_conf = get_acf_pacf_with_conf(s, nlags=int(report_acf_lags), alpha=0.05)
acf_fig, pacf_fig = plotly_acf_pacf(acf_vals, acf_conf, pacf_vals, pacf_conf, max_lag=int(report_acf_lags), title_prefix=report_target)
figs['acf'] = acf_fig
figs['pacf'] = pacf_fig
except Exception:
figs['acf'] = figs['pacf'] = None
# tables
tables = {'Descriptive': descriptive_statistics(df_clean, corr_cols), 'Correlation': corr_df}
# show in tabs
tab1, tab2, tab3 = st.tabs(['Графики', 'Таблицы', 'Экспорт'])
with tab1:
st.subheader('Временной ряд и rolling')
st.plotly_chart(figs['series'], use_container_width=True)
st.subheader('Матрица корреляций')
st.plotly_chart(figs['corr'], use_container_width=True)
if figs.get('decomp_observed') is not None:
st.subheader('Декомпозиция')
st.plotly_chart(figs['decomp_observed'], use_container_width=True)
st.plotly_chart(figs['decomp_trend'], use_container_width=True)
st.plotly_chart(figs['decomp_seasonal'], use_container_width=True)
st.plotly_chart(figs['decomp_resid'], use_container_width=True)
if figs.get('acf') is not None:
st.subheader('ACF / PACF')
st.plotly_chart(figs['acf'], use_container_width=True)
st.plotly_chart(figs['pacf'], use_container_width=True)
with tab2:
st.subheader('Таблицы')
for name, table in tables.items():
st.write(name)
st.dataframe(table)
with tab3:
st.subheader('Экспорт отчёта')
params = {'roll': int(report_roll), 'acf_lags': int(report_acf_lags), 'period': report_period}
html = generate_html_report(df_clean, report_target, report_features, params, figs, tables)
html_bytes = html.encode('utf-8')
st.download_button('Скачать HTML-отчёт', data=html_bytes, file_name='ts_report.html', mime='text/html')
# try PDF (if pdfkit available)
try:
import pdfkit
# Попытка конвертировать HTML в PDF (требует установленного wkhtmltopdf)
pdf_bytes = pdfkit.from_string(html, False)
st.download_button('Скачать PDF-отчёт', data=pdf_bytes, file_name='ts_report.pdf',
mime='application/pdf')
except Exception:
st.info(
'PDF-конверсия недоступна (pdfkit/wkhtmltopdf не установлены). Скачайте HTML и конвертируйте локально, если нужно.')
|