生成对抗网络时间序列预测代码

时间: 2023-08-06 10:22:27 浏览: 59
生成对抗网络(GAN)也可以用于时间序列预测。以下是一个简单的GAN时间序列预测代码示例: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 定义生成器 class Generator(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): super(Generator, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(input_size, hidden_size) self.fc2 = nn.Linear(hidden_size, hidden_size) self.fc3 = nn.Linear(hidden_size, output_size) self.relu = nn.ReLU() self.tanh = nn.Tanh() def forward(self, x): x = self.relu(self.fc1(x)) x = self.relu(self.fc2(x)) x = self.tanh(self.fc3(x)) return x # 定义判别器 class Discriminator(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): super(Discriminator, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(input_size, hidden_size) self.fc2 = nn.Linear(hidden_size, hidden_size) self.fc3 = nn.Linear(hidden_size, output_size) self.relu = nn.ReLU() self.sigmoid = nn.Sigmoid() def forward(self, x): x = self.relu(self.fc1(x)) x = self.relu(self.fc2(x)) x = self.sigmoid(self.fc3(x)) return x # 定义超参数 input_size = 10 hidden_size = 32 output_size = 1 batch_size = 64 num_epochs = 500 lr = 0.0002 # 生成数据 def generate_data(): x = np.linspace(0, 10, 1000) y = np.sin(x) + np.random.normal(0, 0.1, 1000) return x, y x, y = generate_data() # 数据预处理 def preprocess_data(x, y, input_size): data = [] for i in range(len(x) - input_size): data.append(y[i:i+input_size]) data = np.array(data) data = (data - np.min(data)) / (np.max(data) - np.min(data)) return data data = preprocess_data(x, y, input_size) # 转换为张量 data = torch.FloatTensor(data) # 初始化生成器和判别器 G = Generator(input_size, hidden_size, output_size) D = Discriminator(input_size, hidden_size, output_size) # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.BCELoss() G_optimizer = optim.Adam(G.parameters(), lr=lr) D_optimizer = optim.Adam(D.parameters(), lr=lr) # 训练模型 for epoch in range(num_epochs): for i in range(len(data) // batch_size): # 训练判别器 D.zero_grad() real_labels = torch.ones(batch_size, 1) fake_labels = torch.zeros(batch_size, 1) real_data = data[i*batch_size:(i+1)*batch_size] real_outputs = D(real_data) real_loss = criterion(real_outputs, real_labels) z = torch.randn(batch_size, input_size) fake_data = G(z) fake_outputs = D(fake_data) fake_loss = criterion(fake_outputs, fake_labels) D_loss = real_loss + fake_loss D_loss.backward() D_optimizer.step() # 训练生成器 G.zero_grad() z = torch.randn(batch_size, input_size) fake_data = G(z) fake_outputs = D(fake_data) G_loss = criterion(fake_outputs, real_labels) G_loss.backward() G_optimizer.step() # 打印损失值 if epoch % 50 == 0: print('Epoch [{}/{}], D Loss: {:.4f}, G Loss: {:.4f}' .format(epoch, num_epochs, D_loss.item(), G_loss.item())) # 生成预测数据 z = torch.randn(len(data) - input_size, input_size) pred_data = G(z).detach().numpy() pred_data = np.concatenate((np.zeros((input_size, 1)), pred_data), axis=0) pred_data = pred_data * (np.max(data) - np.min(data)) + np.min(data) # 绘制结果 plt.plot(x, y, label='ground truth') plt.plot(x, pred_data, label='prediction') plt.legend() plt.show() ``` 在这个例子中,我们使用了PyTorch框架来实现GAN时间序列预测。首先定义了生成器和判别器的神经网络结构,然后定义了超参数和生成数据的函数。接着,我们对数据进行预处理,转换为张量,并迭代训练模型,其中每个迭代步骤都包括训练判别器和生成器。最后,我们生成预测数据并绘制结果。

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