X_train, Y_train, X_test, Y_test = time_seq(x, time_step, val_seq) Y_train, Y_test = Y_train.reshape(-1,), Y_test.reshape(-1,)

时间: 2023-10-06 11:13:29 浏览: 73
这段代码看起来是在对时间序列数据进行预处理,可以解释为: - `x` 是原始的时间序列数据,包含多个特征; - `time_step` 是时间步长,表示每个样本使用多少个时间步长作为特征; - `val_seq` 是验证集的时间步长,表示从时间序列的末尾开始,选取多少个时间步长作为验证集; - `time_seq` 函数将原始时间序列数据 `x` 转换为滑动窗口样本,其中 `X_train` 是训练集数据,`Y_train` 是训练集标签,`X_test` 是验证集数据,`Y_test` 是验证集标签; - `Y_train` 和 `Y_test` 使用 `reshape` 函数将标签数据从二维数组转换为一维数组,方便后续的模型训练。
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import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import pickle as pkl import pandas as pd import tensorflow.keras from tensorflow.keras.models import Sequential, Model, load_model from tensorflow.keras.layers import LSTM, GRU, Dense, RepeatVector, TimeDistributed, Input, BatchNormalization, \ multiply, concatenate, Flatten, Activation, dot from sklearn.metrics import mean_squared_error,mean_absolute_error from tensorflow.keras.optimizers import Adam from tensorflow.python.keras.utils.vis_utils import plot_model from tensorflow.keras.callbacks import EarlyStopping from keras.callbacks import ReduceLROnPlateau df = pd.read_csv('lorenz.csv') signal = df['signal'].values.reshape(-1, 1) x_train_max = 128 signal_normalize = np.divide(signal, x_train_max) def truncate(x, train_len=100): in_, out_, lbl = [], [], [] for i in range(len(x) - train_len): in_.append(x[i:(i + train_len)].tolist()) out_.append(x[i + train_len]) lbl.append(i) return np.array(in_), np.array(out_), np.array(lbl) X_in, X_out, lbl = truncate(signal_normalize, train_len=50) X_input_train = X_in[np.where(lbl <= 9500)] X_output_train = X_out[np.where(lbl <= 9500)] X_input_test = X_in[np.where(lbl > 9500)] X_output_test = X_out[np.where(lbl > 9500)] # Load model model = load_model("model_forecasting_seq2seq_lstm_lorenz.h5") opt = Adam(lr=1e-5, clipnorm=1) model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer=opt, metrics=['mae']) #plot_model(model, to_file='model_plot.png', show_shapes=True, show_layer_names=True) # Train model early_stop = EarlyStopping(monitor='val_loss', patience=20, verbose=1, mode='min', restore_best_weights=True) #reduce_lr = ReduceLROnPlateau(monitor='val_loss', factor=0.2, patience=9, verbose=1, mode='min', min_lr=1e-5) #history = model.fit(X_train, y_train, epochs=500, batch_size=128, validation_data=(X_test, y_test),callbacks=[early_stop]) #model.save("lstm_model_lorenz.h5") # 对测试集进行预测 train_pred = model.predict(X_input_train[:, :, :]) * x_train_max test_pred = model.predict(X_input_test[:, :, :]) * x_train_max train_true = X_output_train[:, :] * x_train_max test_true = X_output_test[:, :] * x_train_max # 计算预测指标 ith_timestep = 10 # Specify the number of recursive prediction steps # List to store the predicted steps pred_len =2 predicted_steps = [] for i in range(X_output_test.shape[0]-pred_len+1): YPred =[],temdata = X_input_test[i,:] for j in range(pred_len): Ypred.append (model.predict(temdata)) temdata = [X_input_test[i,j+1:-1],YPred] # Convert the predicted steps into numpy array predicted_steps = np.array(predicted_steps) # Plot the predicted steps #plt.plot(X_output_test[0:ith_timestep], label='True') plt.plot(predicted_steps, label='Predicted') plt.legend() plt.show()

这段代码看起来是一个用于时间序列预测的深度学习模型。该模型使用了序列到序列 LSTM (Seq2Seq LSTM) 模型进行预测,使用了 EarlyStopping 回调函数来避免过度拟合,并使用 Adam 优化器来进行模型优化。 具体来说,该代码读取了一个名为 'lorenz.csv' 的数据文件,将其中的信号列读取出来并进行了归一化处理。然后,使用 truncate 函数将信号序列切割成训练集和测试集,将其输入到 Seq2Seq LSTM 模型中进行训练。训练完成后,对测试集进行预测并计算预测指标,最后使用 matplotlib 库将预测结果可视化。 如果需要更详细的解释或修改建议,请提出具体问题或要求。

用Python代码实现基于RNA序列数据集实验,数据集在model文件夹中: ALKBH5_Baltz2012.train.negatives.fa 是训练集负样本; ALKBH5_Baltz2012.train.positives.fa 是训练集正样本; ALKBH5_Baltz2012.val.negatives.fa 是验证集负样本; ALKBH5_Baltz2012.val.positives.fa 是验证集正样本。 用Pytorch框架搭建循环神经网络,输出最终分类正确率。

好的,这是一个很有趣的问题,需要一些时间和代码实现。首先,我们需要导入 PyTorch 模块和其他必要的库: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.utils.data import Dataset, DataLoader import numpy as np from sklearn.model_selection import train_test_split ``` 然后,我们需要定义一个数据集类,用于加载并处理 RNA 序列数据集。这个类需要实现 __len__() 方法和 __getitem__() 方法。 ```python class RNADataSet(Dataset): def __init__(self, file_path): self.data = [] self.labels = [] self.vocab = {'A': 0, 'C': 1, 'G': 2, 'U': 3} # 将四个核苷酸映射到数字 with open(file_path, 'r') as f: lines = f.readlines() for i in range(0, len(lines), 2): seq = lines[i+1].strip() # RNA序列 label = int(lines[i].strip()[1]) # 类别标签(正样本为1,负样本为0) seq_list = [self.vocab[c] for c in seq] # 将RNA序列转换为数字列表 self.data.append(seq_list) self.labels.append(label) def __len__(self): return len(self.data) def __getitem__(self, idx): return torch.tensor(self.data[idx]), torch.tensor(self.labels[idx]) ``` 然后,我们需要定义一个循环神经网络模型: ```python class RNN(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size): super(RNN, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.rnn = 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).to(device) c0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device) out, _ = self.rnn(x, (h0, c0)) out = self.fc(out[:, -1, :]) return out ``` 接下来,我们需要加载数据集,划分训练集和验证集: ```python train_dataset = RNADataSet('./model/ALKBH5_Baltz2012.train.negatives.fa') train_dataset += RNADataSet('./model/ALKBH5_Baltz2012.train.positives.fa') val_dataset = RNADataSet('./model/ALKBH5_Baltz2012.val.negatives.fa') val_dataset += RNADataSet('./model/ALKBH5_Baltz2012.val.positives.fa') train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=64, shuffle=True) val_loader = DataLoader(val_dataset, batch_size=64, shuffle=False) train_size = len(train_dataset) val_size = len(val_dataset) device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') ``` 然后,我们需要定义损失函数和优化器: ```python model = RNN(input_size=4, hidden_size=128, num_layers=2, output_size=2).to(device) # 输入维度为4,即四种核苷酸 criterion = nn.CrossEntropyLoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) ``` 最后,我们需要训练模型,并输出最终分类正确率: ```python num_epochs = 10 for epoch in range(num_epochs): train_loss = 0.0 train_correct = 0 for data, label in train_loader: data = data.to(device) label = label.to(device) optimizer.zero_grad() output = model(data.float()) loss = criterion(output, label) train_loss += loss.item() _, predicted = torch.max(output.data, 1) train_correct += (predicted == label).sum().item() loss.backward() optimizer.step() train_loss /= train_size train_acc = train_correct / train_size val_loss = 0.0 val_correct = 0 with torch.no_grad(): for data, label in val_loader: data = data.to(device) label = label.to(device) output = model(data.float()) loss = criterion(output, label) val_loss += loss.item() _, predicted = torch.max(output.data, 1) val_correct += (predicted == label).sum().item() val_loss /= val_size val_acc = val_correct / val_size print('Epoch [{}/{}], Train Loss: {:.4f}, Train Acc: {:.4f}, Val Loss: {:.4f}, Val Acc: {:.4f}' .format(epoch+1, num_epochs, train_loss, train_acc, val_loss, val_acc)) ``` 最终,我们可以得到模型在验证集上的分类正确率。
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