不平衡面板数据:如何使用时间序列分割交叉验证?

我目前正在处理一个大型的不平衡数据集,我想知道是否可以使用sklearn中的时间序列分割交叉验证方法将我的训练样本分割成多个“折叠”。我希望每个折叠仅包含该特定折叠时间范围内的横截面观测值。

如前所述,我正在处理一个使用Pandas多重索引的不平衡面板数据集。以下是一个可重现的示例,以提供更多直观理解:

arrays = [np.array(['A', 'A', 'A', 'B', 'B', 'C', 'C', 'D', 'D', 'D', 'D']),           np.array(['2000-01', '2000-02', '2000-03', '1999-12', '2000-01',           '2000-01', '2000-02', '1999-12', '2000-01', '2000-02', '2000-03'])]s = pd.DataFrame(np.random.randn(11, 4), index=arrays)

然后看起来如下:enter image description here

例如,我希望最初将1999-12的所有横截面单位作为训练样本,将2000-01的所有横截面单位作为验证样本。接下来,我希望将1999-12和2000-01的所有横截面单位作为训练样本,将2000-02的所有横截面单位作为验证样本,依此类推。这是否可以使用TimeSeriesSplit函数实现,还是需要寻找其他方法?


回答:

TimeSeriesSplitKFold 的一种变体,它确保每个连续折叠的索引值递增。正如文档中所述:

在每次分割中,测试索引必须高于之前的… [另外] 请注意,与标准的交叉验证方法不同, successive training sets are supersets of those that come before them.

文档

还要记住,KFoldTimeSeriesSplit 返回的是索引。你已经有了你想要的索引。

一个问题是在MultiIndex中访问DateTimeIndex切片过于困难和复杂。请参见这里这里这里。由于你无论如何都在这个点上提取数据,重置索引和切片似乎是可以接受的。特别是因为重置索引不会就地发生。

最后,我建议将那个类似日期时间的索引转换为实际的日期时间数据类型。

import pandas as pdimport numpy as npimport datetimearrays = [np.array(['A', 'A', 'A', 'B', 'B', 'C', 'C', 'D', 'D', 'D', 'D']),           np.array(['2000-01', '2000-02', '2000-03', '1999-12', '2000-01',           '2000-01', '2000-02', '1999-12', '2000-01', '2000-02', '2000-03'])]# 将其转换为日期时间arrays[1] = pd.to_datetime(arrays[1])df = pd.DataFrame(np.random.randn(11, 4), index=arrays)df.index.sort_values()folds = df.reset_index() # 重置索引后,df仍然保留其多重索引# 你可以在这些行的末尾添加 .iloc[:, 2:] 以仅获取值# 使用你预定义的条件来访问日期时间fold1 = folds[folds["level_1"] <=datetime.datetime(2000, 1, 1)]fold2 = folds[folds["level_1"] == datetime.datetime(2000, 2, 1)]fold3 = folds[folds["level_1"] == datetime.datetime(2000, 3, 1)]

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