Paper ARIMA backward selection | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| *The author of this computation has been verified* | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| R Software Module: rwasp_arimabackwardselection.wasp (opens new window with default values) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title produced by software: ARIMA Backward Selection | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Date of computation: Tue, 16 Dec 2008 10:58:57 -0700 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Statistical Computations at FreeStatistics.org, Office for Research Development and Education, URL http://www.freestatistics.org/blog/date/2008/Dec/16/t1229451197cioolahm48m7hiw.htm/, Retrieved Tue, 16 Dec 2008 19:13:17 +0100 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Original text written by user: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| IsPrivate? | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| No (this computation is public) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| User-defined keywords: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Dataseries X: | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 235.1 280.7 264.6 240.7 201.4 240.8 241.1 223.8 206.1 174.7 203.3 220.5 299.5 347.4 338.3 327.7 351.6 396.6 438.8 395.6 363.5 378.8 357 369 464.8 479.1 431.3 366.5 326.3 355.1 331.6 261.3 249 205.5 235.6 240.9 264.9 253.8 232.3 193.8 177 213.2 207.2 180.6 188.6 175.4 199 179.6 225.8 234 200.2 183.6 178.2 203.2 208.5 191.8 172.8 148 159.4 154.5 213.2 196.4 182.8 176.4 153.6 173.2 171 151.2 161.9 157.2 201.7 236.4 356.1 398.3 403.7 384.6 365.8 368.1 367.9 347 343.3 292.9 311.5 300.9 366.9 356.9 329.7 316.2 269 289.3 266.2 253.6 233.8 228.4 253.6 260.1 306.6 309.2 309.5 271 279.9 317.9 298.4 246.7 227.3 209.1 259.9 266 320.6 308.5 282.2 262.7 263.5 313.1 284.3 252.6 250.3 246.5 312.7 333.2 446.4 511.6 515.5 506.4 483.2 522.3 509.8 460.7 405.8 375 378.5 406.8 467.8 469.8 429.8 355.8 332.7 378 360.5 334.7 319.5 323.1 363.6 352.1 411.9 388.6 416.4 360.7 338 417.2 388.4 371.1 331.5 353.7 396.7 447 533.5 565.4 542.3 488.7 467.1 531.3 496.1 444 403.4 386.3 394.1 404.1 462.1 448.1 432.3 386.3 395.2 421.9 382.9 384.2 345.5 323.4 372.6 376 462.7 487 444.2 399.3 394.9 455.4 414 375.5 347 339.4 385.8 378.8 451.8 446.1 422.5 383.1 352.8 445.3 367.5 355.1 326.2 319.8 331.8 340.9 394.1 417.2 369.9 349.2 321.4 405.7 342.9 316.5 284.2 270.9 288.8 278.8 324.4 310.9 299 273 279.3 359.2 305 282.1 250.3 246.5 257.9 266.5 315.9 318.4 295.4 266.4 245.8 362.8 324.9 294.2 289.5 295.2 290.3 272 307.4 328.7 292.9 249.1 230.4 361.5 321.7 277.2 260.7 251 257.6 241.8 287.5 292.3 274.7 254.2 230 339 318.2 287 295.8 284 271 262.7 340.6 379.4 373.3 355.2 338.4 466.9 451 422 429.2 425.9 460.7 463.6 541.4 544.2 517.5 469.4 439.4 549 533 506.1 484 457 481.5 469.5 544.7 541.2 521.5 469.7 434.4 542.6 517.3 485.7 465.8 447 426.6 411.6 467.5 484.5 451.2 417.4 379.9 484.7 455 420.8 416.5 376.3 405.6 405.8 500.8 514 475.5 430.1 414.4 538 526 488.5 520.2 504.4 568.5 610.6 818 830.9 835.9 782 762.3 856.9 820.9 769.6 752.2 724.4 723.1 719.5 817.4 803.3 752.5 689 630.4 765.5 757.7 732.2 702.6 683.3 709.5 702.2 784.8 810.9 755.6 656.8 615.1 745.3 694.1 675.7 643.7 622.1 634.6 588 689.7 673.9 647.9 568.8 545.7 632.6 643.8 593.1 579.7 546 562.9 572.5 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Charts produced by software: |
| Parameters (Session): | par1 = FALSE ; par2 = 1 ; par3 = 1 ; par4 = 1 ; par5 = 12 ; par6 = 3 ; par7 = 1 ; par8 = 2 ; par9 = 1 ; | | Parameters (R input): | par1 = FALSE ; par2 = 1 ; par3 = 1 ; par4 = 1 ; par5 = 12 ; par6 = 3 ; par7 = 1 ; par8 = 2 ; par9 = 1 ; | | R code (references can be found in the software module): | library(lattice)
| if (par1 == 'TRUE') par1 <- TRUE if (par1 == 'FALSE') par1 <- FALSE par2 <- as.numeric(par2) #Box-Cox lambda transformation parameter par3 <- as.numeric(par3) #degree of non-seasonal differencing par4 <- as.numeric(par4) #degree of seasonal differencing par5 <- as.numeric(par5) #seasonal period par6 <- as.numeric(par6) #degree (p) of the non-seasonal AR(p) polynomial par7 <- as.numeric(par7) #degree (q) of the non-seasonal MA(q) polynomial par8 <- as.numeric(par8) #degree (P) of the seasonal AR(P) polynomial par9 <- as.numeric(par9) #degree (Q) of the seasonal MA(Q) polynomial armaGR <- function(arima.out, names, n){ try1 <- arima.out$coef try2 <- sqrt(diag(arima.out$var.coef)) try.data.frame <- data.frame(matrix(NA,ncol=4,nrow=length(names))) dimnames(try.data.frame) <- list(names,c('coef','std','tstat','pv')) try.data.frame[,1] <- try1 for(i in 1:length(try2)) try.data.frame[which(rownames(try.data.frame)==names(try2)[i]),2] <- try2[i] try.data.frame[,3] <- try.data.frame[,1] / try.data.frame[,2] try.data.frame[,4] <- round((1-pt(abs(try.data.frame[,3]),df=n-(length(try2)+1)))*2,5) vector <- rep(NA,length(names)) vector[is.na(try.data.frame[,4])] <- 0 maxi <- which.max(try.data.frame[,4]) continue <- max(try.data.frame[,4],na.rm=TRUE) > .05 vector[maxi] <- 0 list(summary=try.data.frame,next.vector=vector,continue=continue) } arimaSelect <- function(series, order=c(13,0,0), seasonal=list(order=c(2,0,0),period=12), include.mean=F){ nrc <- order[1]+order[3]+seasonal$order[1]+seasonal$order[3] coeff <- matrix(NA, nrow=nrc*2, ncol=nrc) pval <- matrix(NA, nrow=nrc*2, ncol=nrc) mylist <- rep(list(NULL), nrc) names <- NULL if(order[1] > 0) names <- paste('ar',1:order[1],sep='') if(order[3] > 0) names <- c( names , paste('ma',1:order[3],sep='') ) if(seasonal$order[1] > 0) names <- c(names, paste('sar',1:seasonal$order[1],sep='')) if(seasonal$order[3] > 0) names <- c(names, paste('sma',1:seasonal$order[3],sep='')) arima.out <- arima(series, order=order, seasonal=seasonal, include.mean=include.mean, method='ML') mylist[[1]] <- arima.out last.arma <- armaGR(arima.out, names, length(series)) mystop <- FALSE i <- 1 coeff[i,] <- last.arma[[1]][,1] pval [i,] <- last.arma[[1]][,4] i <- 2 aic <- arima.out$aic while(!mystop){ mylist[[i]] <- arima.out arima.out <- arima(series, order=order, seasonal=seasonal, include.mean=include.mean, method='ML', fixed=last.arma$next.vector) aic <- c(aic, arima.out$aic) last.arma <- armaGR(arima.out, names, length(series)) mystop <- !last.arma$continue coeff[i,] <- last.arma[[1]][,1] pval [i,] <- last.arma[[1]][,4] i <- i+1 } list(coeff, pval, mylist, aic=aic) } arimaSelectplot <- function(arimaSelect.out,noms,choix){ noms <- names(arimaSelect.out[[3]][[1]]$coef) coeff <- arimaSelect.out[[1]] k <- min(which(is.na(coeff[,1])))-1 coeff <- coeff[1:k,] pval <- arimaSelect.out[[2]][1:k,] aic <- arimaSelect.out$aic[1:k] coeff[coeff==0] <- NA n <- ncol(coeff) if(missing(choix)) choix <- k layout(matrix(c(1,1,1,2, 3,3,3,2, 3,3,3,4, 5,6,7,7),nr=4), widths=c(10,35,45,15), heights=c(30,30,15,15)) couleurs <- rainbow(75)[1:50]#(50) ticks <- pretty(coeff) par(mar=c(1,1,3,1)) plot(aic,k:1-.5,type='o',pch=21,bg='blue',cex=2,axes=F,lty=2,xpd=NA) points(aic[choix],k-choix+.5,pch=21,cex=4,bg=2,xpd=NA) title('aic',line=2) par(mar=c(3,0,0,0)) plot(0,axes=F,xlab='',ylab='',xlim=range(ticks),ylim=c(.1,1)) rect(xleft = min(ticks) + (0:49)/50*(max(ticks)-min(ticks)), xright = min(ticks) + (1:50)/50*(max(ticks)-min(ticks)), ytop = rep(1,50), ybottom= rep(0,50),col=couleurs,border=NA) axis(1,ticks) rect(xleft=min(ticks),xright=max(ticks),ytop=1,ybottom=0) text(mean(coeff,na.rm=T),.5,'coefficients',cex=2,font=2) par(mar=c(1,1,3,1)) image(1:n,1:k,t(coeff[k:1,]),axes=F,col=couleurs,zlim=range(ticks)) for(i in 1:n) for(j in 1:k) if(!is.na(coeff[j,i])) { if(pval[j,i]<.01) symb = 'green' else if( (pval[j,i]<.05) & (pval[j,i]>=.01)) symb = 'orange' else if( (pval[j,i]<.1) & (pval[j,i]>=.05)) symb = 'red' else symb = 'black' polygon(c(i+.5 ,i+.2 ,i+.5 ,i+.5), c(k-j+0.5,k-j+0.5,k-j+0.8,k-j+0.5), col=symb) if(j==choix) { rect(xleft=i-.5, xright=i+.5, ybottom=k-j+1.5, ytop=k-j+.5, lwd=4) text(i, k-j+1, round(coeff[j,i],2), cex=1.2, font=2) } else{ rect(xleft=i-.5,xright=i+.5,ybottom=k-j+1.5,ytop=k-j+.5) text(i,k-j+1,round(coeff[j,i],2),cex=1.2,font=1) } } axis(3,1:n,noms) par(mar=c(0.5,0,0,0.5)) plot(0,axes=F,xlab='',ylab='',type='n',xlim=c(0,8),ylim=c(-.2,.8)) cols <- c('green','orange','red','black') niv <- c('0','0.01','0.05','0.1') for(i in 0:3){ polygon(c(1+2*i ,1+2*i ,1+2*i-.5 ,1+2*i), c(.4 ,.7 , .4 , .4), col=cols[i+1]) text(2*i,0.5,niv[i+1],cex=1.5) } text(8,.5,1,cex=1.5) text(4,0,'p-value',cex=2) box() residus <- arimaSelect.out[[3]][[choix]]$res par(mar=c(1,2,4,1)) acf(residus,main='') title('acf',line=.5) par(mar=c(1,2,4,1)) pacf(residus,main='') title('pacf',line=.5) par(mar=c(2,2,4,1)) qqnorm(residus,main='') title('qq-norm',line=.5) qqline(residus) residus } if (par2 == 0) x <- log(x) if (par2 != 0) x <- x^par2 (selection <- arimaSelect(x, order=c(par6,par3,par7), seasonal=list(order=c(par8,par4,par9), period=par5))) bitmap(file='test1.png') resid <- arimaSelectplot(selection) dev.off() resid bitmap(file='test2.png') acf(resid,length(resid)/2, main='Residual Autocorrelation Function') dev.off() bitmap(file='test3.png') pacf(resid,length(resid)/2, main='Residual Partial Autocorrelation Function') dev.off() bitmap(file='test4.png') cpgram(resid, main='Residual Cumulative Periodogram') dev.off() bitmap(file='test5.png') hist(resid, main='Residual Histogram', xlab='values of Residuals') dev.off() bitmap(file='test6.png') densityplot(~resid,col='black',main='Residual Density Plot', xlab='values of Residuals') dev.off() bitmap(file='test7.png') qqnorm(resid, main='Residual Normal Q-Q Plot') qqline(resid) dev.off() ncols <- length(selection[[1]][1,]) nrows <- length(selection[[2]][,1])-1 load(file='createtable') a<-table.start() a<-table.row.start(a) a<-table.element(a,'ARIMA Parameter Estimation and Backward Selection', ncols+1,TRUE) a<-table.row.end(a) a<-table.row.start(a) a<-table.element(a,'Iteration', header=TRUE) for (i in 1:ncols) { a<-table.element(a,names(selection[[3]][[1]]$coef)[i],header=TRUE) } a<-table.row.end(a) for (j in 1:nrows) { a<-table.row.start(a) mydum <- 'Estimates (' mydum <- paste(mydum,j) mydum <- paste(mydum,')') a<-table.element(a,mydum, header=TRUE) for (i in 1:ncols) { a<-table.element(a,round(selection[[1]][j,i],4)) } a<-table.row.end(a) a<-table.row.start(a) a<-table.element(a,'(p-val)', header=TRUE) for (i in 1:ncols) { mydum <- '(' mydum <- paste(mydum,round(selection[[2]][j,i],4),sep='') mydum <- paste(mydum,')') a<-table.element(a,mydum) } a<-table.row.end(a) } a<-table.end(a) table.save(a,file='mytable.tab') a<-table.start() a<-table.row.start(a) a<-table.element(a,'Estimated ARIMA Residuals', 1,TRUE) a<-table.row.end(a) a<-table.row.start(a) a<-table.element(a,'Value', 1,TRUE) a<-table.row.end(a) for (i in (par4*par5+par3):length(resid)) { a<-table.row.start(a) a<-table.element(a,resid[i]) a<-table.row.end(a) } a<-table.end(a) table.save(a,file='mytable1.tab') | Copyright
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