数据为一个excle文件,excle文件有一列随时间变化的LS数据,我们使用pytroch里面的lstm模型对LS进行回归预测,用前面50个数据,预测之后10个数据,给出预测评价指标和图片的python代码

时间: 2024-02-22 17:55:32 浏览: 17
好的,我可以为您提供一份python代码来解决您的问题。 首先,需要安装以下库: - pandas - numpy - matplotlib - torch 然后,将您的数据导入到pandas DataFrame中: ```python import pandas as pd df = pd.read_excel('data.xlsx') ``` 接下来,我们需要对数据进行归一化处理: ```python import numpy as np data = df['LS'].values.reshape(-1, 1) scaler = MinMaxScaler(feature_range=(-1, 1)) data = scaler.fit_transform(data) ``` 然后,将数据分成训练集和测试集: ```python train_size = int(len(data) * 0.8) test_size = len(data) - train_size train_data, test_data = data[0:train_size,:], data[train_size:len(data),:] ``` 接下来,我们需要创建一个函数来将数据转换为适合LSTM模型的数据格式: ```python def create_dataset(dataset, look_back=50, look_forward=10): data_X, data_Y = [], [] for i in range(len(dataset)-look_back-look_forward): a = dataset[i:(i+look_back), 0] data_X.append(a) data_Y.append(dataset[i + look_back:i + look_back + look_forward, 0]) return np.array(data_X), np.array(data_Y) ``` 然后,我们使用该函数来创建我们的训练集和测试集: ```python train_X, train_Y = create_dataset(train_data) test_X, test_Y = create_dataset(test_data) ``` 接下来,我们需要将数据转换为PyTorch张量: ```python import torch train_X = torch.from_numpy(train_X).float() train_Y = torch.from_numpy(train_Y).float() test_X = torch.from_numpy(test_X).float() test_Y = torch.from_numpy(test_Y).float() ``` 接下来,我们定义我们的LSTM模型: ```python class LSTM(nn.Module): def __init__(self, input_size=1, hidden_size=100, output_size=10, num_layers=1): super().__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) def forward(self, x): h0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).requires_grad_() c0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).requires_grad_() out, (hn, cn) = self.lstm(x, (h0.detach(), c0.detach())) out = self.fc(out[:, -1, :]) return out ``` 接下来,我们实例化我们的模型: ```python model = LSTM() ``` 然后,我们定义我们的损失函数和优化器: ```python criterion = nn.MSELoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) ``` 接下来,我们进行模型训练: ```python num_epochs = 100 for epoch in range(num_epochs): outputs = model(train_X) loss = criterion(outputs, train_Y) optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() if epoch % 10 == 0: print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, loss.item())) ``` 最后,我们使用训练好的模型来进行预测并绘制预测结果图表: ```python import matplotlib.pyplot as plt model.eval() train_predict = model(train_X) test_predict = model(test_X) train_predict = scaler.inverse_transform(train_predict.detach().numpy()) train_Y = scaler.inverse_transform(train_Y.detach().numpy()) test_predict = scaler.inverse_transform(test_predict.detach().numpy()) test_Y = scaler.inverse_transform(test_Y.detach().numpy()) plt.plot(df['LS'].values, label='True Data') plt.plot(range(50, 50+len(train_predict)), train_predict, label='Training Prediction') plt.plot(range(50+len(train_predict)+10, len(df['LS'].values)), test_predict, label='Test Prediction') plt.legend() plt.show() ``` 至此,我们的问题得到了解决,预测评价指标包括均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE),您可以使用以下代码来计算这些指标: ```python from sklearn.metrics import mean_squared_error, mean_absolute_error train_rmse = np.sqrt(mean_squared_error(train_Y, train_predict)) train_mae = mean_absolute_error(train_Y, train_predict) test_rmse = np.sqrt(mean_squared_error(test_Y, test_predict)) test_mae = mean_absolute_error(test_Y, test_predict) print('Train RMSE: {:.2f}'.format(train_rmse)) print('Train MAE: {:.2f}'.format(train_mae)) print('Test RMSE: {:.2f}'.format(test_rmse)) print('Test MAE: {:.2f}'.format(test_mae)) ```

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