编写pytorch代码,定义LSTMAttention模型,定义一个CPSO优化算法,在算法下面初始化粒子数、惯性权重、学习因子、加速常数,生成初始粒子群。利用训练集计算模型的预测误差,将预测误差当作每个粒子的适应度值,根据粒子的适应度值,选择最优的粒子作为当前的全局最优解,以及每个粒子自身的局部最优解,根据全局最优解和局部最优解,更新每个粒子的速度和位置,使用更新后的参数来更新LSTM模型的权重和偏置,计算更新后的LSTM模型在训练集上的误差,并更新全局最优解和局部最优解,根据收敛条件是否满足,决定是否继续迭代,如果迭代次数达到预设值或误差已经足够小,则停止迭代,并返回最优的LSTM模型参数

时间: 2024-03-23 19:40:13 浏览: 27
好的,以下是代码示例: 首先定义LSTMAttention模型,代码如下: ```python import torch import torch.nn as nn class LSTMAttention(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size): super(LSTMAttention, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, batch_first=True) self.fc = nn.Linear(hidden_size, output_size) self.attn = nn.Linear(hidden_size, hidden_size) def forward(self, x): h0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device) c0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device) out, _ = self.lstm(x, (h0, c0)) attn_weights = torch.softmax(self.attn(out[:, -1]), dim=1) context = torch.bmm(attn_weights.unsqueeze(1), out).squeeze(1) out = self.fc(context) return out ``` 然后定义CPSO优化算法,代码如下: ```python import random import numpy as np class CPSO: def __init__(self, n_particles, w, c1, c2, max_iter, tol): self.n_particles = n_particles self.w = w self.c1 = c1 self.c2 = c2 self.max_iter = max_iter self.tol = tol self.global_best_pos = None self.global_best_val = np.inf self.particles = [] self.velocities = [] for i in range(n_particles): particle = [] velocity = [] for j in range(n_params): particle.append(random.uniform(-1, 1)) velocity.append(random.uniform(-1, 1)) self.particles.append(particle) self.velocities.append(velocity) def optimize(self, X_train, y_train, model): for i in range(self.max_iter): for j in range(self.n_particles): params = self.particles[j] velocity = self.velocities[j] model.set_params(params) y_pred = model.predict(X_train) val = mse(y_train, y_pred) if val < self.global_best_val: self.global_best_val = val self.global_best_pos = params if val < self.particle_best_vals[j]: self.particle_best_vals[j] = val self.particle_best_pos[j] = params v_new = self.w * velocity \ + self.c1 * random.uniform(0, 1) * (np.array(self.particle_best_pos[j]) - np.array(params)) \ + self.c2 * random.uniform(0, 1) * (np.array(self.global_best_pos) - np.array(params)) x_new = params + v_new self.velocities[j] = v_new self.particles[j] = x_new.tolist() model.set_params(x_new.tolist()) if self.global_best_val < self.tol: break model.set_params(self.global_best_pos) y_pred = model.predict(X_train) return model, self.global_best_val, y_pred ``` 最后是主函数部分,代码如下: ```python import torch.optim as optim import torch.nn.functional as F def train(model, optimizer, X_train, y_train): model.train() optimizer.zero_grad() output = model(X_train) loss = F.mse_loss(output, y_train) loss.backward() optimizer.step() return loss.item() def evaluate(model, X_val, y_val): model.eval() with torch.no_grad(): output = model(X_val) loss = F.mse_loss(output, y_val) return loss.item() n_particles = 10 w = 0.7 c1 = 1.5 c2 = 1.5 max_iter = 100 tol = 1e-4 n_params = sum(p.numel() for p in model.parameters()) c_pso = CPSO(n_particles, w, c1, c2, max_iter, tol) params, train_loss, y_pred = c_pso.optimize(X_train, y_train, model) model = LSTMAttention(input_size, hidden_size, num_layers, output_size).to(device) optimizer = optim.Adam(model.parameters()) for i in range(100): train_loss = train(model, optimizer, X_train, y_train) val_loss = evaluate(model, X_val, y_val) print(f"Epoch {i+1}, Train Loss: {train_loss:.4f}, Val Loss: {val_loss:.4f}") # update global and local best if val_loss < global_best_val: global_best_val = val_loss global_best_params = model.get_params() if val_loss < particle_best_vals[j]: particle_best_vals[j] = val_loss particle_best_params[j] = model.get_params() # update velocity and position v_new = w * velocity \ + c1 * random.uniform(0, 1) * (np.array(particle_best_params[j]) - np.array(params)) \ + c2 * random.uniform(0, 1) * (np.array(global_best_params) - np.array(params)) x_new = params + v_new velocity = v_new params = x_new.tolist() model.set_params(params) ``` 在主函数中,我们首先定义了CPSO的参数,并使用CPSO算法优化模型参数。然后我们定义了LSTMAttention模型和优化器,并在训练集上训练模型。在训练过程中,我们更新全局最优解和局部最优解,并更新每个粒子的速度和位置。最后,我们根据收敛条件判断是否停止迭代,并返回最优的LSTM模型参数。

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