基于pytorch使用TCN用于多输入多输出的预测的完整代码

时间: 2023-07-15 07:15:40 浏览: 800
这里是一个基于 PyTorch 的 TCN(Temporal Convolutional Network)的多输入多输出预测的完整代码示例。在这个示例中,我们使用了一个包含两个输入和两个输出的时间序列数据集。我们将使用 TCN 模型来预测这些输出。 首先,我们需要导入必要的库和设置一些超参数: ```python import torch import torch.nn as nn from torch.utils.data import Dataset, DataLoader import numpy as np import pandas as pd from sklearn.preprocessing import StandardScaler # 设置超参数 BATCH_SIZE = 32 EPOCHS = 100 LR = 0.001 NUM_INPUTS = 2 NUM_OUTPUTS = 2 SEQ_LEN = 30 NUM_CHANNELS = [32, 32, 32] KERNEL_SIZE = 3 DROPOUT = 0.2 ``` 接下来,我们将定义我们的数据集类: ```python # 定义我们的数据集类 class TimeSeriesDataset(Dataset): def __init__(self, data, seq_len): self.data = data self.seq_len = seq_len def __len__(self): return len(self.data) - self.seq_len def __getitem__(self, idx): x = self.data[idx:idx+self.seq_len, :-NUM_OUTPUTS] y = self.data[idx:idx+self.seq_len, -NUM_OUTPUTS:] return x, y ``` 然后,我们将加载和处理我们的数据集。在这个示例中,我们使用了一个包含 1000 个时间步和 4 个特征的随机数据集。 ```python # 加载和处理数据集 data = np.random.randn(1000, NUM_INPUTS+NUM_OUTPUTS) scaler = StandardScaler() data = scaler.fit_transform(data) train_data = data[:800] test_data = data[800:] train_dataset = TimeSeriesDataset(train_data, SEQ_LEN) test_dataset = TimeSeriesDataset(test_data, SEQ_LEN) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=BATCH_SIZE, shuffle=True) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=BATCH_SIZE, shuffle=False) ``` 接下来,我们将定义我们的 TCN 模型: ```python # 定义 TCN 模型 class TCN(nn.Module): def __init__(self, num_inputs, num_outputs, seq_len, num_channels, kernel_size, dropout): super().__init__() self.num_inputs = num_inputs self.num_outputs = num_outputs self.seq_len = seq_len self.num_channels = num_channels self.kernel_size = kernel_size self.dropout = dropout self.conv_layers = nn.ModuleList() in_channels = num_inputs for num_channels in num_channels: self.conv_layers.append(nn.Conv1d(in_channels, num_channels, kernel_size)) in_channels = num_channels self.fc_layers = nn.ModuleList() self.fc_layers.append(nn.Linear(num_channels * seq_len, num_outputs)) def forward(self, x): # 输入形状:(batch_size, num_inputs, seq_len) x = x.permute(0, 2, 1) # 输入形状:(batch_size, seq_len, num_inputs) for conv_layer in self.conv_layers: x = conv_layer(x) x = nn.functional.relu(x) x = nn.functional.dropout(x, p=self.dropout, training=self.training) # 输出形状:(batch_size, num_channels[-1], seq_len-kernel_size+1) x = x.view(-1, self.num_channels[-1] * (self.seq_len - self.kernel_size + 1)) # 输出形状:(batch_size, num_channels[-1]*(seq_len-kernel_size+1)) for fc_layer in self.fc_layers: x = fc_layer(x) # 输出形状:(batch_size, num_outputs) return x ``` 在训练模型之前,我们需要定义损失函数和优化器: ```python # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.MSELoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=LR) ``` 最后,我们将训练和测试我们的模型: ```python # 训练和测试模型 model = TCN(NUM_INPUTS, NUM_OUTPUTS, SEQ_LEN, NUM_CHANNELS, KERNEL_SIZE, DROPOUT) for epoch in range(EPOCHS): # 训练模型 model.train() train_loss = 0 for x, y in train_loader: optimizer.zero_grad() y_pred = model(x.float()) loss = criterion(y_pred, y.float()) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() train_loss /= len(train_loader) # 测试模型 model.eval() test_loss = 0 with torch.no_grad(): for x, y in test_loader: y_pred = model(x.float()) loss = criterion(y_pred, y.float()) test_loss += loss.item() test_loss /= len(test_loader) # 打印损失 print(f"Epoch {epoch+1}, Train Loss: {train_loss:.4f}, Test Loss: {test_loss:.4f}") ``` 这就是一个基于 PyTorch 的 TCN 的多输入多输出预测的完整代码示例。
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