Pythonプログラミング（総合演習課題）

このページでは、電力量のデータをPythonプログラムで扱うための「支援プログラム(tsa.py)」について、使い方や仕様を説明する。

「支援プログラム」の仕様

データの表現

基本的に、時刻は、対象とする年の元旦午前０時からの経過時間（整数値）で表現する。

電力量は実数値で表現。単位は 万kW・時。

CSV形式のデータの読み出し

import tsa
・・・
data = tsa.read_csv("CSVファイル名")

read_csv()関数は、"CSVファイル名"で指定したファイルから電力量の数値を読み出し、 時間ごとの電力量(万kW・時)を、float型のリストとして返す。 データ点の総数をnとすると、注目している年の、正月深夜0時から1時までの電力量が data[0]、大晦日23時から24時までの電力量は data[n-1] にセットされる。

ただし、「今年分」のデータについては（まだ大晦日はずっと先なので）、「ダウンロードした日より前（のある時点）」で、データはおしまいとなっている。 データ点の総数は len(data) のようにしてリストの要素数を調べればよい。

実行後に、読み込みファイル名と、読み込まれたデータ数が、画面に出力される。

経過時間から日付/時刻への換算

tsa.print_date_plus_hour(西暦年, 月, 日, 時間数) ;

基点となる年月日の深夜零時から、指定した時間数が経過した後の、「年/月/日 時刻」を画面にプリントする。 行末の改行コードなし。

  tsa.print_date_plus_hour(2011,1,1,1234)
  print("") 

上記のプログラム（の部分）を実行すると、画面には

と表示される。2011年1月1日午前０時から1234時間後は"2011/2/21 10:00"である。

二つの日付/時刻が何時間離れているかを計算

 d = tsa.diff_in_hour(年1, 月1, 日1, 時刻1, 年2, 月2, 日2, 時刻2) ;

二つの時刻：(年2)/(月2)/(日2) (時刻2):00　と (年1)/(月1)/(日1) (時刻1):00 の差を、時間を単位として返す。

  d = tsa.diff_in_hour(2012,7,1,0,2012,8,1,0)
  printf(d)

を実行すると、2012/8/1から2012/7/1までの（１ヶ月の）時間数に相当する744がプリントされる。

日付から曜日を求める

  dow = tsa.day_of_the_week(西暦年, 月, 日)

西暦年/月/日 をそれぞれ整数値として与えると、対応する曜日を整数値として返す。 0が日曜、1が月曜、...、6が土曜。

ARモデルの係数を求める

 data = tsa.read_csv("CSVファイル名")
 ・・・
 p = 次数 
 coef = tsa.arcoef(p, data)

時系列データ(data)を元に、AR(p)モデルの係数を計算し、係数のリスト(coef)を返す。 coef[0]には前ページの解説の$a(0)$が、coef[1]には$a(1)$が、 coef[p-1]には$a(p-1)$が、それぞれ対応し、 coef[p]には定数項$c$がセットされる。

ガウス分布に従う乱数を生成する

 r = tsa.dgauss()

平均0, 分散1のガウス分布に従う乱数値を返す。 dgauss()を呼び出す度に、異なる（乱数の）数値が、上の例では変数rにセットされる。 dgauss()関数を使った次のコード

  for i in range(5):
  	print(gsa.dgauss()," ")
  print("") 

を実行すると、例えば、

1.115775 -0.738492 0.720115 0.044360 -0.370444

のように表示される。このように、コンピュータによって擬似的にランダムな数値が生成することができて、 その分布を調べると、ガウス分布（正規分布）になっている（そうなるようにプログラムされている）。