数据:两列 一列是每个四小时的日期时间,另一列是记录的气温。(只有这些数据),基于这写历史数据,通过神经网络预测未来第二天的气温。请用Python给出详细准确的代码

时间: 2024-04-01 17:38:44 浏览: 57
以下是使用Python实现神经网络预测未来气温的详细代码: 首先,我们需要导入所需的库和数据集。我们将使用pandas库来加载和处理数据,使用scikit-learn库来拆分数据集,使用Keras库来构建和训练神经网络模型。 ```python import pandas as pd import numpy as np from sklearn.model_selection import train_test_split from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense, LSTM # 加载数据集 data = pd.read_csv('temperature.csv') # 将日期时间转换为时间戳并将其设置为索引 data['Datetime'] = pd.to_datetime(data['Datetime']) data.set_index('Datetime', inplace=True) # 将数据集拆分为训练集和测试集 train_size = int(len(data) * 0.8) train_data, test_data = data.iloc[:train_size,:], data.iloc[train_size:,:] # 将训练集和测试集分别拆分为输入和输出 train_X, train_y = train_data.iloc[:, 0], train_data.iloc[:, 1] test_X, test_y = test_data.iloc[:, 0], test_data.iloc[:, 1] ``` 接下来,我们将准备数据以供神经网络使用。我们需要将输入数据转换为3D张量,以便它可以被馈送到LSTM层中。我们还需要对输出数据进行标准化,以便它在训练期间更好地进行优化。 ```python # 将输入数据转换为3D张量 def create_dataset(X, y, time_steps=1): Xs, ys = [], [] for i in range(len(X) - time_steps): Xs.append(X.iloc[i:(i+time_steps)].values) ys.append(y.iloc[i+time_steps]) return np.array(Xs), np.array(ys) time_steps = 24 X_train, y_train = create_dataset(train_X, train_y, time_steps) X_test, y_test = create_dataset(test_X, test_y, time_steps) # 对输出数据进行标准化 mean = y_train.mean() std = y_train.std() y_train = (y_train - mean) / std y_test = (y_test - mean) / std ``` 接下来,我们将构建和训练神经网络模型。我们将使用LSTM层来处理序列数据,并使用Dense层来输出预测值。我们将使用Adam优化器和均方误差损失函数进行模型训练。 ```python # 构建神经网络模型 model = Sequential() model.add(LSTM(64, input_shape=(X_train.shape[1], X_train.shape[2]))) model.add(Dense(1)) model.compile(loss='mse', optimizer='adam') # 训练神经网络模型 model.fit(X_train, y_train, epochs=50, batch_size=16, validation_split=0.1, verbose=1) ``` 最后,我们将使用训练好的模型来进行预测,并计算预测结果的均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)。 ```python # 进行预测 y_pred = model.predict(X_test) y_pred = y_pred * std + mean # 计算预测结果的RMSE和MAE from sklearn.metrics import mean_squared_error, mean_absolute_error rmse = np.sqrt(mean_squared_error(test_y, y_pred)) mae = mean_absolute_error(test_y, y_pred) print("RMSE:", rmse) print("MAE:", mae) ``` 完整代码如下: ```python import pandas as pd import numpy as np from sklearn.model_selection import train_test_split from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense, LSTM # 加载数据集 data = pd.read_csv('temperature.csv') # 将日期时间转换为时间戳并将其设置为索引 data['Datetime'] = pd.to_datetime(data['Datetime']) data.set_index('Datetime', inplace=True) # 将数据集拆分为训练集和测试集 train_size = int(len(data) * 0.8) train_data, test_data = data.iloc[:train_size,:], data.iloc[train_size:,:] # 将训练集和测试集分别拆分为输入和输出 train_X, train_y = train_data.iloc[:, 0], train_data.iloc[:, 1] test_X, test_y = test_data.iloc[:, 0], test_data.iloc[:, 1] # 将输入数据转换为3D张量 def create_dataset(X, y, time_steps=1): Xs, ys = [], [] for i in range(len(X) - time_steps): Xs.append(X.iloc[i:(i+time_steps)].values) ys.append(y.iloc[i+time_steps]) return np.array(Xs), np.array(ys) time_steps = 24 X_train, y_train = create_dataset(train_X, train_y, time_steps) X_test, y_test = create_dataset(test_X, test_y, time_steps) # 对输出数据进行标准化 mean = y_train.mean() std = y_train.std() y_train = (y_train - mean) / std y_test = (y_test - mean) / std # 构建神经网络模型 model = Sequential() model.add(LSTM(64, input_shape=(X_train.shape[1], X_train.shape[2]))) model.add(Dense(1)) model.compile(loss='mse', optimizer='adam') # 训练神经网络模型 model.fit(X_train, y_train, epochs=50, batch_size=16, validation_split=0.1, verbose=1) # 进行预测 y_pred = model.predict(X_test) y_pred = y_pred * std + mean # 计算预测结果的RMSE和MAE from sklearn.metrics import mean_squared_error, mean_absolute_error rmse = np.sqrt(mean_squared_error(test_y, y_pred)) mae = mean_absolute_error(test_y, y_pred) print("RMSE:", rmse) print("MAE:", mae) ```
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