AutoARIMA with CSS method fails if residuals are zero

[andrewscottm]

What happened + What you expected to happen

AutoARIMA with the CSS method (or with the standard CSS-ML method but approximation=True) will fail if a model returning residuals all equal to zero is encountered in the search, i.e., if sigma2 = 0. The issue stems from python's math.log not supporting 0 at L787 of myarima. A fix might be to replace with

        if method == "CSS":
            if fit["sigma2"] <= 0:
                fit["aic"] = -math.inf
            else:
                fit["aic"] = offset + nstar * math.log(fit["sigma2"]) + 2 * npar

Versions / Dependencies

statsforecast 2.0.0
numpy 2.0.2
pandas 2.2.3
Python 3.11.10 (main, Oct 3 2024, 02:37:52) [Clang 14.0.6 ]
MacOS 15.2

Reproducible example

import pandas as pd
from statsforecast import StatsForecast
from statsforecast.models import AutoARIMA

df = pd.DataFrame({
    'unique_id': '0',
    'ds': pd.date_range(start='2000-01-01', periods=185, freq='1D'),
    'y': [0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 0., 2.,
          2., 2., 2., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3., 3.,
          3., 3., 3.]
    })

m = StatsForecast(models=[AutoARIMA(season_length=7, method='CSS')], freq='1D', n_jobs=1)
m.fit(df=df)

results in error

  File /opt/anaconda3/envs/test/lib/python3.11/site-packages/statsforecast/arima.py:787 in myarima
    fit["aic"] = offset + nstar * math.log(fit["sigma2"]) + 2 * npar

ValueError: math domain error

Issue Severity

Medium: It is a significant difficulty but I can work around it.

[jmoralez]

Hey, thanks for the detailed report. Indeed that looks like the fix, would you like to contribute it?

[andrewscottm]

Sure. I'll make the fix

[andrewscottm]

please see #960