用pytorch写一个天气预测的代码,用LSTM或CNN,读取天气中的csv文件,由时间和气温两列数据,区分训练集和测试集,用gpu训练,输入为60天的天气,输出为某一天的天气,并画出60天的实际曲线和预测曲线图,注意维度要一致

时间: 2023-10-01 21:06:37 浏览: 45
好的,以下是一个简单的天气预测的代码,使用LSTM模型进行训练和预测,并使用GPU加速训练过程。代码中使用的数据集来自于Kaggle网站上的天气历史数据集。注意,为了让代码更易读,本代码中只保留了关键部分。 ```python import torch from torch import nn from torch.utils.data import Dataset, DataLoader import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt # 设置GPU加速 device = torch.device("cuda:0" if torch.cuda.is_available() else "cpu") # 读取csv文件 df = pd.read_csv('weather.csv') # 取出时间和气温两列 data = df[['datetime', 'temperature']].values # 归一化数据 mean = np.mean(data[:, 1]) std = np.std(data[:, 1]) data[:, 1] = (data[:, 1] - mean) / std # 划分训练集和测试集 train_data = data[:800] test_data = data[800:] # 定义数据集类 class WeatherDataset(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, 1] y = self.data[idx+self.seq_len, 1] return x, y # 定义LSTM模型 class LSTMModel(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): super(LSTMModel, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_size, batch_first=True) self.fc = nn.Linear(hidden_size, output_size) def forward(self, x): h0 = torch.zeros(1, x.size(0), self.hidden_size).to(device) c0 = torch.zeros(1, x.size(0), self.hidden_size).to(device) out, _ = self.lstm(x, (h0, c0)) out = self.fc(out[:, -1, :]) return out # 定义训练函数 def train(model, train_loader, criterion, optimizer, epoch): model.train() train_loss = 0 for batch_idx, (data, target) in enumerate(train_loader): data, target = data.to(device), target.to(device) optimizer.zero_grad() output = model(data.unsqueeze(2)) loss = criterion(output, target.unsqueeze(1)) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() print('Train Epoch: {} \tLoss: {:.6f}'.format( epoch, train_loss / len(train_loader))) # 定义测试函数 def test(model, test_loader, criterion): model.eval() test_loss = 0 with torch.no_grad(): for data, target in test_loader: data, target = data.to(device), target.to(device) output = model(data.unsqueeze(2)) test_loss += criterion(output, target.unsqueeze(1)).item() print('Test set: Average loss: {:.6f}\n'.format( test_loss / len(test_loader))) # 定义参数 seq_len = 60 input_size = 1 hidden_size = 64 output_size = 1 lr = 0.001 epochs = 50 batch_size = 32 # 定义数据集和数据加载器 train_dataset = WeatherDataset(train_data, seq_len=seq_len) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) test_dataset = WeatherDataset(test_data, seq_len=seq_len) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=batch_size) # 定义模型、损失函数和优化器 model = LSTMModel(input_size, hidden_size, output_size).to(device) criterion = nn.MSELoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=lr) # 训练模型 for epoch in range(1, epochs+1): train(model, train_loader, criterion, optimizer, epoch) test(model, test_loader, criterion) # 绘制实际曲线和预测曲线图 fig, ax = plt.subplots(figsize=(12, 6)) ax.plot(df['datetime'][800:], df['temperature'][800:], label='Actual') preds = [] with torch.no_grad(): for i in range(len(test_data)-seq_len): data = torch.FloatTensor(test_data[i:i+seq_len, 1]).unsqueeze(0).unsqueeze(2).to(device) preds.append(model(data).item()) ax.plot(df['datetime'][800+seq_len:], np.array(preds)*std+mean, label='Predicted') ax.legend() plt.show() ``` 代码运行后,会输出每个epoch的训练损失和测试损失,并绘制出实际曲线和预测曲线图。注意,由于本代码仅使用了部分数据集进行训练,因此预测结果可能不太准确。如需更高的准确率,建议使用更多的数据集进行训练。

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