EXPONENTIAL_MOVING_AVERAGE
Описание
Вычисляет экспоненциально сглаженное скользящее среднее для значений, индексированных по времени. Параметр half_decay задаёт период полураспада: время, за которое экспоненциальный вес прошлого значения уменьшается до 1/2 исходного значения.
Экспоненциальное скользящее среднее придаёт больший вес недавним наблюдениям, причём веса экспоненциально уменьшаются с течением времени. Эта функция особенно полезна для сглаживания зашумлённых временных рядов и выявления тенденций.
Алгоритм работает следующим образом:
- Каждому значению присваивается вес
2^(-dt / half_decay), гдеdtобозначает разницу во времени между этим значением и последней временной точкой. - Результат равен взвешенной сумме, делённой на сумму весов, рассчитанную для временных точек с единичным интервалом:
1 / (1 - 2^(-1 / half_decay)). - Функция коммутативна и ассоциативна, поэтому подходит для распределённой агрегации.
Синтаксис
EXPONENTIAL_MOVING_AVERAGE(<half_decay>, <value>, <timeunit>)
Параметры
| Параметр | Описание |
|---|---|
<half_decay> | Период полураспада. Должен задаваться константным числовым выражением. Поддерживаемый тип: DOUBLE. |
<value> | Числовой столбец, для которого вычисляется среднее. Поддерживаемый тип: DOUBLE. |
<timeunit> | Числовой индекс времени (не исходная временная метка). Для преобразования столбцов с временными метками используйте intDiv(toUnixTimestamp(ts), interval_seconds). Поддерживаемый тип: DOUBLE. |
Возвращаемое значение
Возвращает значение типа DOUBLE, представляющее экспоненциально сглаженное скользящее среднее. Особые случаи:
- Если
half_decayравен 0, возвращает 0. - Если
<value>или<timeunit>содержит значения NULL, соответствующие строки исключаются из расчёта. - Если в группе нет допустимых данных, возвращает NULL.
Пример
Базовое использование
Вычисление экспоненциального скользящего среднего для показаний температуры с течением времени:
-- setup
create table temparature_data (
id int,
temp double,
ts double
) distributed by hash (id) buckets 1
properties ("replication_num"="1");
insert into temparature_data values
(1, 10, 1),
(2, 20, 2),
(3, 30, 3);
select exponential_moving_average(2.0, temp, ts) from temparature_data;
+----------------------------------------------------+
| exponential_moving_average(2.0, temp, ts) |
+----------------------------------------------------+
| 14.39339828220178 |
+----------------------------------------------------+
Влияние периода полураспада
Чем меньше half_decay, тем больший вес получают недавние значения:
-- same data as above, but with half_decay=1
select exponential_moving_average(1.0, temp, ts) from temparature_data;
+----------------------------------------------------+
| exponential_moving_average(1.0, temp, ts) |
+----------------------------------------------------+
| 21.25 |
+----------------------------------------------------+
Использование с GROUP BY
-- setup
create table sensor_data (
sensor_id int,
reading double,
ts double
) distributed by hash (sensor_id) buckets 1
properties ("replication_num"="1");
insert into sensor_data values
(1, 10, 1),
(1, 20, 2),
(2, 100, 1),
(2, 200, 2);
select sensor_id, exponential_moving_average(1.0, reading, ts)
from sensor_data group by sensor_id order by sensor_id;
+-----------+-------------------------------------------------------+
| sensor_id | exponential_moving_average(1.0, reading, ts) |
+-----------+-------------------------------------------------------+
| 1 | 12.5 |
| 2 | 125 |
+-----------+-------------------------------------------------------+
Обработка NULL
Строки со значениями NULL исключаются из расчёта.
-- setup
create table null_test (
id int,
val double,
ts double
) distributed by hash (id) buckets 1
properties ("replication_num"="1");
insert into null_test values
(1, 10, 1),
(2, null, 2),
(3, 20, 3);
select exponential_moving_average(1.0, val, ts) from null_test;
+-------------------------------------------------+
| exponential_moving_average(1.0, val, ts) |
+-------------------------------------------------+
| 11.25 |
+-------------------------------------------------+
Пустой набор результатов
Если набор результатов пуст, возвращает NULL.
select exponential_moving_average(1.0, val, ts) from null_test where val > 100;
+-------------------------------------------------+
| exponential_moving_average(1.0, val, ts) |
+-------------------------------------------------+
| NULL |
+-------------------------------------------------+
Использование в качестве оконной функции
-- setup
create table time_series (
ts double,
val double
) distributed by hash (ts) buckets 1
properties ("replication_num"="1");
insert into time_series values (0, 10), (1, 10), (2, 10);
select
ts,
exponential_moving_average(1.0, val, ts)
over (order by ts rows between unbounded preceding and current row) as ema
from time_series order by ts;
+------+-------+
| ts | ema |
+------+-------+
| 0 | 5 |
| 1 | 7.5 |
| 2 | 8.75 |
+------+-------+
Требование константного значения
Параметр half_decay должен быть константой. Передача выражения со ссылкой на столбец приведёт к ошибке:
-- this will cause an error: half_decay must be a constant
select exponential_moving_average(val, val, ts) from temparature_data;