NumPy缺乏特定领域的函数可能是由于核心团队的纪律和对NumPy主要指令的忠实:提供n维数组类型，以及用于创建和索引这些数组的函数。像许多基本目标一样，这个目标并不小，NumPy出色地完成了它。

更大的SciPy包含更大的特定于领域的库集合(被SciPy开发人员称为子包)——例如，数值优化(optimize)、信号处理(signal)和积分(integrate)。

我的猜测是，您要查找的函数至少在SciPy子包中的一个(SciPy。也许信号);然而，我将首先在SciPy scikit集合中查找，确定相关的scikit并在其中寻找感兴趣的函数。

Scikits是基于NumPy/SciPy独立开发的包，并针对特定的技术规程(例如，Scikits -image, Scikits -learn等)，其中几个(特别是用于数值优化的令人钦佩的OpenOpt)在选择位于相对较新的Scikits主题之下很久以前就得到了高度重视，成熟的项目。Scikits主页上列出了大约30个这样的Scikits，尽管其中至少有几个已经不再处于积极的开发中。

按照这个建议，你会发现scikits-timeseries;但是，该软件包已不再处于积极开发阶段;实际上，Pandas已经成为AFAIK，事实上的基于numpy的时间序列库。

Pandas有几个函数可以用来计算移动平均线;其中最简单的可能是rolling_mean，你可以这样使用:

>>> # the recommended syntax to import pandas
>>> import pandas as PD
>>> import numpy as NP

>>> # prepare some fake data:
>>> # the date-time indices:
>>> t = PD.date_range('1/1/2010', '12/31/2012', freq='D')

>>> # the data:
>>> x = NP.arange(0, t.shape[0])

>>> # combine the data & index into a Pandas 'Series' object
>>> D = PD.Series(x, t)

现在，只需调用函数rolling_mean，传入Series对象和窗口大小，在下面的例子中是10天。

>>> d_mva = PD.rolling_mean(D, 10)

>>> # d_mva is the same size as the original Series
>>> d_mva.shape
    (1096,)

>>> # though obviously the first w values are NaN where w is the window size
>>> d_mva[:3]
    2010-01-01         NaN
    2010-01-02         NaN
    2010-01-03         NaN

验证它是否有效。，将原系列中的值10 - 15与用滚动平均值平滑的新系列进行比较

>>> D[10:15]
     2010-01-11    2.041076
     2010-01-12    2.041076
     2010-01-13    2.720585
     2010-01-14    2.720585
     2010-01-15    3.656987
     Freq: D

>>> d_mva[10:20]
      2010-01-11    3.131125
      2010-01-12    3.035232
      2010-01-13    2.923144
      2010-01-14    2.811055
      2010-01-15    2.785824
      Freq: D

The function rolling_mean, along with about a dozen or so other function are informally grouped in the Pandas documentation under the rubric moving window functions; a second, related group of functions in Pandas is referred to as exponentially-weighted functions (e.g., ewma, which calculates exponentially moving weighted average). The fact that this second group is not included in the first (moving window functions) is perhaps because the exponentially-weighted transforms don't rely on a fixed-length window

从Numpy 1.20开始，sliding_window_view提供了一种在元素窗口中滑动/滚动的方法。然后你可以分别取平均值。

例如，对于一个4元素的窗口:

from numpy.lib.stride_tricks import sliding_window_view

# values = np.array([5, 3, 8, 10, 2, 1, 5, 1, 0, 2])
np.average(sliding_window_view(values, window_shape = 4), axis=1)
# array([6.5, 5.75, 5.25, 4.5, 2.25, 1.75, 2])

注意sliding_window_view的中间结果:

# values = np.array([5, 3, 8, 10, 2, 1, 5, 1, 0, 2])
sliding_window_view(values, window_shape = 4)
# array([[ 5,  3,  8, 10],
#        [ 3,  8, 10,  2],
#        [ 8, 10,  2,  1],
#        [10,  2,  1,  5],
#        [ 2,  1,  5,  1],
#        [ 1,  5,  1,  0],
#        [ 5,  1,  0,  2]])

如果你只想要一个简单的非加权移动平均，你可以很容易地用np实现它。cumsum，可能比基于FFT的方法更快:

修正了Bean在代码中发现的偏离一的错误索引。编辑

def moving_average(a, n=3) :
    ret = np.cumsum(a, dtype=float)
    ret[n:] = ret[n:] - ret[:-n]
    return ret[n - 1:] / n

>>> a = np.arange(20)
>>> moving_average(a)
array([  1.,   2.,   3.,   4.,   5.,   6.,   7.,   8.,   9.,  10.,  11.,
        12.,  13.,  14.,  15.,  16.,  17.,  18.])
>>> moving_average(a, n=4)
array([  1.5,   2.5,   3.5,   4.5,   5.5,   6.5,   7.5,   8.5,   9.5,
        10.5,  11.5,  12.5,  13.5,  14.5,  15.5,  16.5,  17.5])

所以我猜答案是:它真的很容易实现，也许numpy已经有了一些专门的功能。

下面是一个使用numba的快速实现(注意类型)。注意它确实包含移位的nan。

import numpy as np
import numba as nb

@nb.jit(nb.float64[:](nb.float64[:],nb.int64),
        fastmath=True,nopython=True)
def moving_average( array, window ):    
    ret = np.cumsum(array)
    ret[window:] = ret[window:] - ret[:-window]
    ma = ret[window - 1:] / window
    n = np.empty(window-1); n.fill(np.nan)
    return np.concatenate((n.ravel(), ma.ravel())) 

如果你已经有一个已知大小的数组

import numpy as np                                         
M=np.arange(12)
                                                               
avg=[]                                                         
i=0
while i<len(M)-2: #for n point average len(M) - (n-1)
        avg.append((M[i]+M[i+1]+M[i+2])/3) #n is denominator                       
        i+=1     
                                                                                                    
print(avg)

实现这一点的一个简单方法是使用np.卷积。 这背后的思想是利用离散卷积的计算方式，并使用它来返回滚动平均值。这可以通过与np序列进行卷积来实现。长度等于我们想要的滑动窗口长度。

为了做到这一点，我们可以定义以下函数:

def moving_average(x, w):
    return np.convolve(x, np.ones(w), 'valid') / w

该函数将对序列x和长度为w的序列进行卷积。注意，所选模式是有效的，因此卷积积只对序列完全重叠的点给出。

一些例子:

x = np.array([5,3,8,10,2,1,5,1,0,2])

对于窗口长度为2的移动平均线，我们有:

moving_average(x, 2)
# array([4. , 5.5, 9. , 6. , 1.5, 3. , 3. , 0.5, 1. ])

对于长度为4的窗口:

moving_average(x, 4)
# array([6.5 , 5.75, 5.25, 4.5 , 2.25, 1.75, 2.  ])

卷积是怎么工作的?

让我们更深入地看看离散卷积是如何计算的。 下面的函数旨在复制np。卷积计算输出值:

def mov_avg(x, w):
    for m in range(len(x)-(w-1)):
        yield sum(np.ones(w) * x[m:m+w]) / w 

对于上面的同一个例子，也会得到:

list(mov_avg(x, 2))
# [4.0, 5.5, 9.0, 6.0, 1.5, 3.0, 3.0, 0.5, 1.0]

所以每一步要做的就是求1数组和当前窗口之间的内积。在这种情况下，乘以np.ones(w)是多余的，因为我们直接取序列的和。

下面是一个计算第一个输出的例子，这样会更清楚一些。假设我们想要一个w=4的窗口:

[1,1,1,1]
[5,3,8,10,2,1,5,1,0,2]
= (1*5 + 1*3 + 1*8 + 1*10) / w = 6.5

下面的输出将被计算为:

  [1,1,1,1]
[5,3,8,10,2,1,5,1,0,2]
= (1*3 + 1*8 + 1*10 + 1*2) / w = 5.75

依此类推，在所有重叠完成后返回序列的移动平均值。