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,不用进行归一化处理

时间: 2024-02-24 13:57:22 浏览: 22
好的,针对您的问题,我可以提供以下的代码实现,其中使用的是 PyTorch 中的 LSTM 模型进行回归预测,评价指标包括 MSE 和 MAE: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt # 读取数据 data = pd.read_excel('data.xlsx', sheet_name='Sheet1') ls_data = data['LS'].values # 构建数据集 def create_dataset(data, look_back=50, look_forward=10): data_x, data_y = [], [] for i in range(len(data)-look_back-look_forward): data_x.append(data[i:(i+look_back)]) data_y.append(data[(i+look_back):(i+look_back+look_forward)]) return np.array(data_x), np.array(data_y) x, y = create_dataset(ls_data) # 划分训练集和测试集 train_size = int(len(x) * 0.7) test_size = len(x) - train_size train_x, train_y = x[:train_size], y[:train_size] test_x, test_y = x[train_size:], y[train_size:] # 定义模型 class LSTM(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size, num_layers=1): super(LSTM, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_size, num_layers) self.fc = nn.Linear(hidden_size, output_size) def forward(self, x): h0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(1), self.hidden_size).to(x.device) c0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(1), self.hidden_size).to(x.device) out, _ = self.lstm(x, (h0, c0)) out = self.fc(out[-1, :, :]) return out # 设置超参数 input_size = 1 hidden_size = 64 output_size = 10 num_layers = 2 lr = 0.001 num_epochs = 50 # 初始化模型、损失函数和优化器 lstm = LSTM(input_size, hidden_size, output_size, num_layers) criterion = nn.MSELoss() optimizer = optim.Adam(lstm.parameters(), lr=lr) # 训练模型 train_loss = [] for epoch in range(num_epochs): inputs = torch.from_numpy(train_x).float().unsqueeze(-1) targets = torch.from_numpy(train_y).float().unsqueeze(-1) outputs = lstm(inputs) loss = criterion(outputs, targets) optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() train_loss.append(loss.item()) print('Epoch [{}/{}], Train Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, loss.item())) # 测试模型 lstm.eval() with torch.no_grad(): test_inputs = torch.from_numpy(test_x).float().unsqueeze(-1) test_targets = torch.from_numpy(test_y).float().unsqueeze(-1) test_outputs = lstm(test_inputs) test_loss = criterion(test_outputs, test_targets) print('Test Loss: {:.4f}'.format(test_loss.item())) # 绘制损失函数图像 plt.plot(train_loss) plt.title('Train Loss') plt.xlabel('Epoch') plt.ylabel('Loss') plt.show() # 绘制预测结果图像 lstm.eval() with torch.no_grad(): inputs = torch.from_numpy(x).float().unsqueeze(-1) outputs = lstm(inputs) plt.plot(ls_data, label='True Data') plt.plot(np.concatenate((np.zeros(50), outputs.flatten().numpy())), label='Predictions') plt.axvline(x=train_size, c='r', linestyle='--', alpha=0.5, label='Train/Test Split') plt.legend() plt.show() # 计算评价指标 from sklearn.metrics import mean_squared_error, mean_absolute_error mse = mean_squared_error(ls_data[train_size+50:], outputs.flatten().numpy()[train_size:]) mae = mean_absolute_error(ls_data[train_size+50:], outputs.flatten().numpy()[train_size:]) print('MSE: {:.4f}'.format(mse)) print('MAE: {:.4f}'.format(mae)) ``` 在这段代码中,我们首先读取了数据文件,然后使用 `create_dataset()` 函数将数据转换成了 LSTM 输入所需的格式,接着将数据集划分为训练集和测试集,然后定义了一个两层 LSTM 的模型,使用 MSE 作为损失函数,Adam 作为优化器进行训练,最后计算了预测结果的 MSE 和 MAE 并输出。 需要注意的是,在这个例子中,我们并没有进行数据的归一化处理,因为 LSTM 对于数据的幅值和范围并不敏感,因此可以直接使用原始数据进行训练和预测。

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