写一个双向GRU回归预测的matlab代码

时间: 2024-03-24 18:40:00 浏览: 67
以下是一个使用双向 GRU 进行回归预测的 MATLAB 代码,使用的是一个简单的时间序列数据集: ```matlab % 生成时间序列数据 n = 100; % 数据点数目 x = linspace(0, 10*pi, n)'; y = sin(x) + randn(n, 1)*0.1; % 将数据集分为训练集和测试集 frac_train = 0.8; % 训练集占总数据的比例 n_train = round(n * frac_train); x_train = x(1:n_train); y_train = y(1:n_train); x_test = x(n_train+1:end); y_test = y(n_train+1:end); % 定义模型参数 input_size = 1; % 输入特征维度 hidden_size = 16; % 隐藏状态维度 output_size = 1; % 输出维度 learning_rate = 0.01; % 学习率 num_epochs = 100; % 迭代次数 % 初始化模型参数 params.Wir = randn(hidden_size, input_size); params.Whr = randn(hidden_size, hidden_size); params.bir = zeros(hidden_size, 1); params.bhr = zeros(hidden_size, 1); params.Wiz = randn(hidden_size, input_size); params.Whz = randn(hidden_size, hidden_size); params.biz = zeros(hidden_size, 1); params.bhz = zeros(hidden_size, 1); params.Wi = randn(hidden_size, input_size); params.Wh = randn(hidden_size, hidden_size); params.bi = zeros(hidden_size, 1); params.bh = zeros(hidden_size, 1); params.Wo = randn(output_size, hidden_size*2); params.bo = zeros(output_size, 1); % 训练模型 for epoch = 1:num_epochs % 初始化梯度 dWir = zeros(size(params.Wir)); dWhr = zeros(size(params.Whr)); dbir = zeros(size(params.bir)); dbhr = zeros(size(params.bhr)); dWiz = zeros(size(params.Wiz)); dWhz = zeros(size(params.Whz)); dbiz = zeros(size(params.biz)); dbhz = zeros(size(params.bhz)); dWi = zeros(size(params.Wi)); dWh = zeros(size(params.Wh)); dbi = zeros(size(params.bi)); dbh = zeros(size(params.bh)); dWo = zeros(size(params.Wo)); dbo = zeros(size(params.bo)); loss = 0; % 随机打乱训练集顺序 idxs = randperm(n_train); x_train = x_train(idxs); y_train = y_train(idxs); % 遍历训练集 for t = 2:n_train % 前向传播 x_t = x_train(t); h_prev = zeros(hidden_size, 1); h_rev_prev = zeros(hidden_size, 1); for i = 1:t-1 x_i = x_train(i); % 正向 GRU [h, z, r] = forward_gru(x_i, h_prev, params, 'f'); % 反向 GRU [h_rev, z_rev, r_rev] = forward_gru(x_train(t-i), h_rev_prev, params, 'b'); h_prev = h; h_rev_prev = h_rev; end % 拼接正向和反向 GRU 的输出 h_concat = [h; h_rev]; % 输出层 y_pred = params.Wo * h_concat + params.bo; % 计算损失和梯度 loss = loss + (y_pred - y_train(t))^2; dY = 2 * (y_pred - y_train(t)); [dWo_t, dbo_t, dh_concat] = backward_output(dY, h_concat, params); [dH, dH_rev] = deal(zeros(hidden_size, 1)); for i = t-1:-1:1 x_i = x_train(i); % 正向 GRU [dH_t, dh_prev, dparams_t] = backward_gru(dh_concat, x_i, h_prev, z, r, params, 'f'); % 反向 GRU [dH_rev_t, dh_rev_prev, dparams_rev_t] = backward_gru(dH_rev, x_train(t-i), h_rev_prev, z_rev, r_rev, params, 'b'); dH = dH + dH_t; dH_rev = dH_rev + dH_rev_t; dh_prev = dh_prev + dH_t; dh_rev_prev = dh_rev_prev + dH_rev_t; % 累计梯度 dWir = dparams_t.Wir + dparams_rev_t.Wir; dWhr = dparams_t.Whr + dparams_rev_t.Whr; dbir = dbir + dparams_t.bir + dparams_rev_t.bir; dbhr = dbhr + dparams_t.bhr + dparams_rev_t.bhr; dWiz = dparams_t.Wiz + dparams_rev_t.Wiz; dWhz = dparams_t.Whz + dparams_rev_t.Whz; dbiz = dbiz + dparams_t.biz + dparams_rev_t.biz; dbhz = dbhz + dparams_t.bhz + dparams_rev_t.bhz; dWi = dparams_t.Wi + dparams_rev_t.Wi; dWh = dparams_t.Wh + dparams_rev_t.Wh; dbi = dbi + dparams_t.bi + dparams_rev_t.bi; dbh = dbh + dparams_t.bh + dparams_rev_t.bh; end dH = dH + dh_prev; dH_rev = dH_rev + dh_rev_prev; % 反向传播更新参数 params.Wir = params.Wir - learning_rate * dWir; params.Whr = params.Whr - learning_rate * dWhr; params.bir = params.bir - learning_rate * dbir; params.bhr = params.bhr - learning_rate * dbhr; params.Wiz = params.Wiz - learning_rate * dWiz; params.Whz = params.Whz - learning_rate * dWhz; params.biz = params.biz - learning_rate * dbiz; params.bhz = params.bhz - learning_rate * dbhz; params.Wi = params.Wi - learning_rate * dWi; params.Wh = params.Wh - learning_rate * dWh; params.bi = params.bi - learning_rate * dbi; params.bh = params.bh - learning_rate * dbh; params.Wo = params.Wo - learning_rate * dWo_t; params.bo = params.bo - learning_rate * dbo_t; end % 输出训练进度 fprintf('Epoch %d, loss = %f\n', epoch, loss/n_train); end % 测试模型 y_pred = zeros(n - n_train, 1); h_prev = zeros(hidden_size, 1); h_rev_prev = zeros(hidden_size, 1); for i = 1:n-n_train x_i = x_test(i); % 正向 GRU [h, z, r] = forward_gru(x_i, h_prev, params, 'f'); % 反向 GRU [h_rev, z_rev, r_rev] = forward_gru(x_test(n-n_train-i), h_rev_prev, params, 'b'); h_prev = h; h_rev_prev = h_rev; % 拼接正向和反向 GRU 的输出 h_concat = [h; h_rev]; % 输出层 y_pred(i) = params.Wo * h_concat + params.bo; end % 绘制预测结果 figure; plot(x, y, 'b', x_test, y_pred, 'r'); legend('Ground Truth', 'Predicted'); xlabel('x'); ylabel('y'); ``` 需要注意的是,这只是一个简单的实现,实际中可能需要进行更多的调试和优化。
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