dự báo chỉ số giá tiêu dùng của việt nam bằng mô hình arima

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN TOÁN ỨNG DỤNG VÀ TIN HỌC PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG DỰ BÁO CHỈ SỐ GIÁ TIÊU DÙNG CỦA VIỆT NAM BẰNG MƠ HÌNH ARIMA Giảng viên hướng dẫn: TS LÊ CHÍ NGỌC Lớp: Tốn Tin 02 Hà Nội-2020 Hệ hỗ trợ định MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 Hệ hỗ trợ định LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập môn Hệ hỗ trợ định, em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy bạn bè Trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến tồn thể thầy giáo Viện Tốn ứng dụng Tin học tận tình dạy dỗ chúng em suốt trình học Viện Đặc biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới giáo Thạc sĩ Lê Chí Ngọc, Viện Tốn ứng dụng Tin học, trường Đại Học Bách Khoa Hà Nội quan tâm hướng dẫn đưa gợi ý, góp ý, chỉnh sửa vơ q giá cho em q trình học tập mơn học Do thời gian hiểu biết nhiều hạn chế, báo cáo khơng tránh khỏi sai sót Em mong nhận góp ý thầy bạn để báo cáo hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 Hệ hỗ trợ định CHƯƠNG I KHẢO SÁT HỆ THỐNG Khảo sát trạng Chỉ số giá tiêu dùng ( tiếng anh: Consumer Price Index – CPI) số phản ánh mức thay đổi tương đối giá hàng tiêu dùng theo thời gian, tính đơn vị phần trăm (%) CPI đo lường thay đổi trung bình giá theo thời gian mà người tiêu dùng phải trả cho giỏ hàng hóa dịch vụ, nên gọi lạm phát Chỉ số giá tiêu dùng (CPI) Việt Nam tổng cục thống kê có địa Số 54 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội thu thập tính tốn hàng tháng Phương pháp tính truyền thống: Bước 1: Cố định giỏ hàng hóa: thơng qua điều tra, người ta xác định lượng hàng hoá, dịch vụ tiêu biểu mà người tiêu dùng điển hình mua Bước 2: Xác định giá cả: thống kê giá mặt hàng giỏ hàng hố thời điểm Bước 3: Tính chi phí (bằng tiền) để mua giỏ hàng hóa cách dùng số lượng nhân với giá loại hàng hoá cộng lại Bước 4: Lựa chọn thời kỳ gốc để làm sở so sánh tính số giá tiêu dùng Cơng thức tính truyền thống cơng thức Laspeyres: Trong đó: CPI : số giá tiêu dùng : số kỳ gốc năm 2000 t: kỳ báo cáo 2000: năm gốc Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 Hệ hỗ trợ định Đặt vấn đề Chỉ số giá tiêu có vai trị vơ quan trọng, đánh giá sức khỏe kinh tế Nhà nước ln quan tâm có sách để điều chỉnh cho phù hợp Các doanh nghiệp coi số CPI tiêu chí để hỗ trợ đưa định kinh doanh, sản xuất.Trong thực tế, việc khảo sát thu thập thơng tin để tính tốn số giá tiêu dùng tốn nhiều thời gian tiền bạc Ngày với phát triển khơng ngừng kỹ thuật máy tính, mạng internet, cơng nghệ thông tin ngày chinh phục đỉnh cao Máy tính sản phẩm có giá trị lớn lao ngày trở nên công cụ thiếu lĩnh vực sống Trong việc hỗ trợ người quản lý định, máy tính khẳng định vai trò hỗ trợ đưa định hợp lý Vì vậy, thiếu xót khơng xây dựng hệ thống có khả dự đốn số giá tiêu dùng giúp cho nhà quản lý đưa định phù hợp Đặc tả u cầu tốn Nhà quản lý có chức sau:  Đăng nhập, đăng xuất, đăng ký tài khoản  Upload liệu CPI lên sử liệu  Xem dự báo số CPI tháng Yêu cầu sản phẩm  Giao diện dễ nhìn thân thiện với người dùng  Cơng việc tính tốn phải thực xác  Đảm bảo an tồn liệu chạy website trực tuyến Tổng quan mô hình ARIMA Mơ hình ARIMA gồm phần: - AR(Auto regressive): tự hồi quy - MA(Moving Average): trung bình trượt ARIMA(p,d,q) với p bậc tự hồi quy, d bậc sai phân, q bậc trung bình trượt Trong đó: Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 Hệ hỗ trợ định 5.1 AR(p)-Tự hồi quy Nhận diện mối quan hệ quan sát chuỗi thời gian cách xác định tự tương quan sau khoảng thời gian với giả thuyết chuỗi thời gian ổn định(xác suất phụ thuộc không thây đổi thi trượt thời gian) Xác định quan hệ tự hồi quy tuyến tính chuỗi thời gian: 5.2 MA(q)-Trung bình trượt Xác định quan hệ hồi quy tuyến tính chuỗi thời gian chuỗi tạo sai số dự báo từ q khoảng thời gian trước: 5.3 Mô hình tự hồi quy trung bình trượt tích hợp ARIMA(p,d,q) Mơ hình tự hồi quy trung bình trượt (ARMA(p,q)) 𝑌 𝑌= 𝑌 + 𝑌1𝑌𝑌−1 + 𝑌2𝑌𝑌−2 + ⋯ + 𝑌𝑌𝑌 𝑌−𝑌 − 𝑌 1𝑌 𝑌−1 − 𝑌2𝑌𝑌−2 − ⋯ − 𝑌𝑌𝑌 𝑌−𝑌 + 𝑌𝑌 𝑌𝑌+1 = 𝑌 + 𝑌1𝑌𝑌 + 𝑌2𝑌𝑌−1 + ⋯ + 𝑌𝑌𝑌𝑌−𝑌+1 − 𝑌1𝑌𝑌 − 𝑌2𝑌𝑌−1 − ⋯ − 𝑌𝑌𝑌𝑌−𝑌+1 Mơ hình tự hồi quy trung bình trượt tích hợp(ARIMA(p,d,q)) 𝑌 𝑌 = 𝑌 𝑌𝑌 𝑌 = 𝑌 + 𝑌𝑌 + 𝑌1𝑌𝑌−1 + 𝑌2𝑌𝑌−2 + ⋯ + 𝑌𝑌𝑌𝑌−𝑌 − 𝑌1𝑌𝑌−1 − 𝑌2𝑌𝑌−2 − ⋯ − 𝑌𝑌𝑌𝑌−𝑌 𝑌𝑌+1 = 𝑌 + 𝑌1𝑌𝑌 + 𝑌2𝑌𝑌−1 + ⋯ + 𝑌𝑌𝑌𝑌−𝑌+1 − 𝑌1𝑌𝑌 − 𝑌2𝑌𝑌−1 − ⋯ − 𝑌𝑌𝑌𝑌−𝑌+1 Trong đó: B toán tử truy ngược: 𝑌 ℎ𝑌𝑌 = 𝑌𝑌−ℎ Khử thành phần khơng ổn định tốn tử sai phân: 𝑌𝑌𝑌 = 𝑌𝑌 − 𝑌𝑌−1 𝑌=1−B 5.4 • Xác định mơ hình ARIMA Tính dừng mơ hình Để xác định mơ hình ARIMA cho chuỗi thời gian có ổn định hay khơng, có ý nghĩa có giá trị trung bình phương sai khơng đổi theo thời gian Xử lý: lấy sai phân Zt=Yt-Yt-1 Kiểm tra đồ thị ACF PACF để xác định p, q Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 Hệ hỗ trợ định • Xác định hệ số p Nếu ACF giảm chậm kho PACF có bước nhảy giảm khoảng thời gian p, dùng mơ hình AR(p) • Xác định hệ số q Nếu ACF có bước nhảy giảm với khoảng thời gian q PACF giảm chậm dùng mơ hình MA(q) • Tình khuynh: Xu hay khuynh thời gian dài • Tình mùa vụ: Chuỗi thời gian có tính mùa vụ giá trị chuỗi thời gian hay đổi theo chu kì lặp lặp lại Xây dựng dựng mơ hình 6.1 Dữ liệu thực nghiệm Bộ liệu sử dụng lấy từ trang web thức tổng cục thống kê Việt Nam có địa Số 54 Nguyễn Chí Thanh, Đống Đa, Hà Nội Hình 1: Dữ liệu Date_time: thời gian thống kê từ tháng năm 2010 đến CPI: số giá tiêu dùng Việt Nam Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 Hệ hỗ trợ định • Tách xu hướng, khuynh,mùa, phần dư liệu Hình 2: Biểu đồ mơ tả liệu • Đồ thị ACF, PACF Hình 3: Đồ thị ACF, PACF Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 Hệ hỗ trợ định Kiểm định mơ hình 6.2 Hình 4: Kiểm định mơ hình Kiểm tra tính phù hợp mơ hình dựa vào đồ thị tự tương quan chuỗi phần dư: - Khơng có giá trị nằm khoảng ±1.961/√n = 0.277 50 trễ - Phương pháp dự báo sử dụng chấp nhận khơng có kiểu dạng riêng chuỗi sai số Đánh giá sai số: MAPE cho kết 26.35% Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 Hệ hỗ trợ định CHƯƠNG II PHÂN TÍCH THIẾT KẾ HỆ THỐNG Biểu đồ phân cấp chức Hình 5:Biểu đồ phân cấp chức Sơ đồ luồng liệu 2.1 Biểu đồ mức ngữ cảnh Hình 6: Biểu đồ luồng liệu mức ngữ cảnh Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 10 Hệ hỗ trợ định 2.2 Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh Hình 7: Biểu đồ luồng liệu mức đỉnh 2.3 Biểu đồ mức đỉnh chức quản lý liệu Hình 8: Biểu đồ mức đỉnh chức quản lý liệu Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 11 Hệ hỗ trợ định 2.4 Biểu đồ mức đỉnh chức mơ hình dự đốn Hình 9: Biểu đồ mức đỉnh chức mơ hình dự đốn 2.5 Biểu đồ mức đỉnh chức báo cáo thống kê Hình 10: Biểu đồ mức đỉnh chức báo cáo Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 12 Hệ hỗ trợ định 2.6 Biểu đồ mức đỉnh chức quản lý tài khoản Hình 11: Biểu đồ mức đỉnh chức quản lý tài khoản 2.7 Thiết kế giao diện Hình 12: Giao diện Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 13 Hệ hỗ trợ định CHƯƠNG III XÂY DỰNG ỨNG DỤNG Ngơn ngữ viết chương trình  HTML HTML từ viết tắt HyperText Markup Language (ngôn ngữ đánh dấu siêu văn bản) dùng mô tả cấu trúc trang Web tạo loại tài liệu xem trình duyệt HTML tạo phát triển tổ chức W3C (World Wide Web Consortium)Hiện phiên HTML HTML5 với nhiều tính ưu việt so với phiên cũ  CSS CSS (viết tắt Cascading Style Sheets) ngôn ngữ định dạng sử dụng để mơ tả trình bày trang Web, bao gồm màu sắc, cách bố trí phơng chữ CSS cho phép chúng hiển thị nội dung tương thích loại thiết bị có kích thước hình khác nhau, chẳng hạn hình lớn, hình nhỏ điện thoại hay máy tính CSS độc lập với HTML sử dụng với ngôn ngữ đánh dấu xây dựng dựa XML CSS tuân theo chuẩn chung W3C quy định  Ngôn ngữ PHP PHP viết tắt từ Hypertext Preprocessor Ngôn ngữ phát triển từ năm 1994 nhiều người sử dụng để phát triển ứng dụng phần mềm thơng qua lập trình web Đặc điểm ngơn ngữ lập trình sử dụng mã nguồn mở, dễ dàng nhúng vào HTML tích hợp với web Ưu điểm ngơn ngữ lập trình PHP cú pháp đơn giản, tốc độ xử lý nhanh, tính cộng đồng cao Chính mà lập trình PHP sử dụng chủ yếu để thiết kế web Để tạo ứng dụng web ngôn ngữ PHP, người lập trình phải sử dụng dịng lệnh Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 14 Hệ hỗ trợ định Ứng dụng ngôn ngữ lập trình PHP lớn Bạn sử dụng PHP để tạo trang báo điện tử, trang mạng xã hội, chí cài đặt ứng dụng trang mạng xã hội Zalo, Facebook, Ngơn ngữ PHP sử dụng hệ điều hành, dễ dàng kết hợp với sở liệu sử dụng rộng rãi Tài liệu học PHP nhiều, cộng đồng PHP lớn nên gặp khó khăn cần giải đáp bạn hỗ trợ Đây ưu điểm bật khiến nhiều người lựa chọn ngôn ngữ PHP Cơ sở liệu PHP lớn nên thiết kế website bạn sử dụng nhiều hệ sở liệu khác  Python Python ngơn ngữ lập trình thơng dịch (interpreted), hướng đối tượng (objectoriented), ngôn ngữ bậc cao (high-level) ngữ nghĩa động (dynamic semantics) Python hỗ trợ module gói (packages), khuyến khích chương trình module hóa tái sử dụng mã Trình thơng dịch Python thư viện chuẩn mở rộng có sẵn dạng mã nguồn dạng nhị phân miễn phí cho tất tảng phân phối tự Được sử dụng để chạy model toán Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 15 Hệ hỗ trợ định Giao diện Website 2.1 Giao diện kết sau dự báo sai số Hình 13: Giao điện đăng nhập Hình 14: Giao diện kết dự báo sai số Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 16 Hệ hỗ trợ định Hình 15: Giao diện xu hướng Hình 16: Giao diện gợi ý Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 17 Hệ hỗ trợ định 2.2 Giao diện upload liệu Hình 17: Giao diện upload liệu Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 18 Hệ hỗ trợ định KẾT LUẬN  Những làm được: - Có kiến thức phân tích chuỗi thời gian áp dụng mơ hình ARIMA để dự đốn chuỗi thời gian - Xây dựng chương trình hồn chỉnh gồm chương trình phân tích, giao diện video giới thiệu với chức chính: • Đăng nhập, đăng xuất • Xem thống kê doanh số theo tháng so sánh kì hai năm trước • Dự báo doanh số bán gạch theo ngày tháng • Bảo mật - Giao diện thân thiện với người dùng - Chương trình có tính ứng dụng cao  Hạn chế: - Chưa có nhiều chức mở rộng  Phương hướng phát triển: - Có thể thêm chức nâng cao, mở rộng - Có thể áp dụng phương pháp tăng cường bảo mật - Có thể viết ứng dụng đa tảng sử dụng Internet Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 19 ... thay đổi trung bình giá theo thời gian mà người tiêu dùng phải trả cho giỏ hàng hóa dịch vụ, nên gọi lạm phát Chỉ số giá tiêu dùng (CPI) Việt Nam tổng cục thống kê có địa Số 54 Nguyễn Chí Thanh,... nhân với giá loại hàng hoá cộng lại Bước 4: Lựa chọn thời kỳ gốc để làm sở so sánh tính số giá tiêu dùng Cơng thức tính truyền thống cơng thức Laspeyres: Trong đó: CPI : số giá tiêu dùng : số kỳ... kết sau dự báo sai số Hình 13: Giao điện đăng nhập Hình 14: Giao diện kết dự báo sai số Sinh viên thực hiện: Trần Văn Đạt MSSV: 20150888 16 Hệ hỗ trợ định Hình 15: Giao diện xu hướng Hình 16: