用pytorch写一个天气预测的代码,用LSTM,读取天气中的csv文件中时间和气温两列数据,区分训练集和测试集,用gpu训练,输入为60天的天气,输出为某一天的天气,并画出60天的实际曲线和预测曲线图,横坐标为时间,纵坐标为温度,注意维度要一致

时间: 2023-10-07 11:07:39 浏览: 92
好的,下面是一个使用PyTorch框架实现天气预测的LSTM模型代码,包括读取CSV文件、数据预处理、模型定义、训练和预测: ```python import torch import torch.nn as nn import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt # 读取csv文件 data = pd.read_csv('weather.csv') # 取时间和气温两列数据 temp = data.iloc[:, [0, 1]].values # 将数据规范化到[-1, 1]之间 from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler sc = MinMaxScaler(feature_range=(-1, 1)) temp = sc.fit_transform(temp) # 将数据集分为训练集和测试集 training_size = int(len(temp) * 0.75) test_size = len(temp) - training_size train_data, test_data = temp[0:training_size, :], temp[training_size:len(temp), :] # 创建函数,生成输入和输出序列 def create_dataset(dataset, look_back=60): X, Y = [], [] for i in range(len(dataset)-look_back-1): a = dataset[i:(i+look_back), 0] X.append(a) Y.append(dataset[i + look_back, 0]) return torch.tensor(X), torch.tensor(Y) # 生成训练集和测试集的输入和输出序列 look_back = 60 X_train, Y_train = create_dataset(train_data, look_back) X_test, Y_test = create_dataset(test_data, look_back) # 将数据转换为PyTorch张量 X_train = torch.reshape(X_train, (X_train.shape[0], 1, X_train.shape[1])) Y_train = torch.reshape(Y_train, (Y_train.shape[0], 1, 1)) X_test = torch.reshape(X_test, (X_test.shape[0], 1, X_test.shape[1])) Y_test = torch.reshape(Y_test, (Y_test.shape[0], 1, 1)) # 定义LSTM模型 class LSTM(nn.Module): def __init__(self, input_size=1, hidden_size=100, 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 # 设置设备 device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") # 定义模型、损失函数和优化器 model = LSTM().to(device) criterion = nn.MSELoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) # 训练模型 num_epochs = 100 for epoch in range(num_epochs): outputs = model(X_train.to(device)) loss = criterion(outputs, Y_train.to(device)) optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() if epoch % 10 == 0: print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, loss.item())) # 测试模型 model.eval() Y_train_pred = model(X_train.to(device)).cpu().detach().numpy() Y_test_pred = model(X_test.to(device)).cpu().detach().numpy() # 将数据转换为原始形式 Y_train = sc.inverse_transform(Y_train.reshape(-1, 1)) Y_train_pred = sc.inverse_transform(Y_train_pred.reshape(-1, 1)) Y_test = sc.inverse_transform(Y_test.reshape(-1, 1)) Y_test_pred = sc.inverse_transform(Y_test_pred.reshape(-1, 1)) # 绘制实际曲线和预测曲线图 plt.plot(Y_train, label='Actual') plt.plot(Y_train_pred, label='Predicted') plt.legend() plt.show() plt.plot(Y_test, label='Actual') plt.plot(Y_test_pred, label='Predicted') plt.legend() plt.show() ``` 运行上面的代码后,会输出训练过程中的损失值,并绘制出训练集和测试集的实际曲线和预测曲线图。

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