用pytorch实现lstm模型预测单时间序列

时间: 2023-06-12 09:05:42 浏览: 74
下面是用PyTorch实现LSTM模型预测单时间序列的示例代码: ```python import torch import torch.nn as nn import numpy as np # 定义LSTM模型 class LSTM(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size=1, 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) 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(device) c0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(1), self.hidden_size).to(device) out, _ = self.lstm(x, (h0, c0)) out = self.fc(out[-1, :, :]) return out # 设置随机种子 torch.manual_seed(42) np.random.seed(42) # 设定设备 device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') # 生成数据 data = np.sin(np.arange(1000) * (20 * np.pi / 1000)).reshape(1, -1, 1) train_data = torch.from_numpy(data[:, :-200, :]).float().to(device) test_data = torch.from_numpy(data[:, -200:, :]).float().to(device) # 定义模型 model = LSTM(1, 32).to(device) # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.MSELoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # 训练模型 num_epochs = 1000 for epoch in range(num_epochs): outputs = model(train_data) optimizer.zero_grad() loss = criterion(outputs, train_data[-1, :, :]) loss.backward() optimizer.step() if epoch % 100 == 0: print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, loss.item())) # 测试模型 model.eval() with torch.no_grad(): outputs = model(test_data) loss = criterion(outputs, test_data[-1, :, :]) print('Test Loss: {:.4f}'.format(loss.item())) # 可视化结果 import matplotlib.pyplot as plt plt.plot(data[0, -200:, 0], label='True') plt.plot(outputs.cpu().numpy(), label='Predicted') plt.legend() plt.show() ``` 在这个示例中,我们生成了一个正弦波形的时间序列作为示例数据。我们使用LSTM模型来预测未来200个时间步的值。我们将前800个时间步作为训练数据,后200个时间步作为测试数据。我们使用均方误差损失函数和Adam优化器进行训练。最后,我们将真实值和预测值可视化以进行比较。

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