编写pytorch代码,定义个lstm模型,定义个cpso优化算法,调用优化算法去优化模型,读取训练集trainset,计算在训练集上的损失,将最优的参数设置给模型,读取测试集testset,再测试集上测试模型,并输出测试损失,绘制测试集的预测值和实际值,计算测试集的均方根误差

时间: 2024-03-22 19:39:35 浏览: 19
好的,我可以为您提供一些代码片段来完成您的要求。下面是一个示例代码,其中包括定义LSTM模型、CPSO优化算法、训练模型、测试模型和绘制预测结果的代码: ``` import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 定义LSTM模型 class LSTM(nn.Module): def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): super(LSTM, self).__init__() self.hidden_dim = hidden_dim self.lstm = nn.LSTM(input_dim, hidden_dim) self.fc = nn.Linear(hidden_dim, output_dim) def forward(self, x): lstm_out, _ = self.lstm(x) out = self.fc(lstm_out[-1]) return out # 定义CPSO优化算法 class CPSO(): def __init__(self, pop_size, dim, max_iter, obj_func, bounds): self.pop_size = pop_size self.dim = dim self.max_iter = max_iter self.obj_func = obj_func self.bounds = bounds self.positions = np.random.uniform(bounds[0], bounds[1], size=(pop_size, dim)) self.velocities = np.zeros((pop_size, dim)) self.best_positions = self.positions.copy() self.best_scores = np.ones(pop_size) * np.inf def optimize(self): for t in range(self.max_iter): for i in range(self.pop_size): score = self.obj_func(self.positions[i]) if score < self.best_scores[i]: self.best_scores[i] = score self.best_positions[i] = self.positions[i] global_best_index = np.argmin(self.best_scores) global_best_position = self.best_positions[global_best_index] for i in range(self.pop_size): r1 = np.random.rand(self.dim) r2 = np.random.rand(self.dim) self.velocities[i] = self.velocities[i] + r1 * (self.best_positions[i] - self.positions[i]) + r2 * (global_best_position - self.positions[i]) self.positions[i] = np.clip(self.positions[i] + self.velocities[i], self.bounds[0], self.bounds[1]) def get_best_position(self): return self.best_positions[np.argmin(self.best_scores)] # 读取训练集和测试集数据 trainset = torch.utils.data.DataLoader(trainset, batch_size=32, shuffle=True) testset = torch.utils.data.DataLoader(testset, batch_size=32, shuffle=False) # 定义损失函数和优化器 loss_func = nn.MSELoss() model = LSTM(input_dim=10, hidden_dim=20, output_dim=1) optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=0.01) # 定义训练模型函数 def train_model(model, optimizer, trainset, epochs): for epoch in range(epochs): total_loss = 0 for x, y in trainset: optimizer.zero_grad() output = model(x) loss = loss_func(output, y) loss.backward() optimizer.step() total_loss += loss.item() print('Epoch %d, loss=%.4f' % (epoch+1, total_loss/len(trainset))) # 调用CPSO优化算法优化模型 def optimize_model(model, trainset, bounds): def obj_func(params): model.lstm.weight_ih_l0.data = torch.tensor(params[:400].reshape((20, 10))) model.lstm.weight_hh_l0.data = torch.tensor(params[400:880].reshape((20, 20))) model.lstm.bias_ih_l0.data = torch.tensor(params[880:900]) model.lstm.bias_hh_l0.data = torch.tensor(params[900:920]) model.fc.weight.data = torch.tensor(params[920:940].reshape((1, 20))) model.fc.bias.data = torch.tensor(params[940]) total_loss = 0 with torch.no_grad(): for x, y in trainset: output = model(x) loss = loss_func(output, y) total_loss += loss.item() return total_loss cpso = CPSO(pop_size=20, dim=941, max_iter=50, obj_func=obj_func, bounds=bounds) cpso.optimize() best_params = cpso.get_best_position() model.lstm.weight_ih_l0.data = torch.tensor(best_params[:400].reshape((20, 10))) model.lstm.weight_hh_l0.data = torch.tensor(best_params[400:880].reshape((20, 20))) model.lstm.bias_ih_l0.data = torch.tensor(best_params[880:900]) model.lstm.bias_hh_l0.data = torch.tensor(best_params[900:920]) model.fc.weight.data = torch.tensor(best_params[920:940].reshape((1, 20))) model.fc.bias.data = torch.tensor(best_params[940]) # 训练模型 train_model(model, optimizer, trainset, epochs=100) # 优化模型 bounds = (np.ones(941) * -10, np.ones(941) * 10) optimize_model(model, trainset, bounds) # 测试模型 test_loss = 0 predictions = [] actuals = [] with torch.no_grad(): for x, y in testset: output = model(x) loss = loss_func(output, y) test_loss += loss.item() predictions.append(output.numpy()) actuals.append(y.numpy()) test_loss /= len(testset) print('Test loss=%.4f' % test_loss) # 绘制预测结果 predictions = np.concatenate(predictions) actuals = np.concatenate(actuals) plt.plot(predictions, label='predictions') plt.plot(actuals, label='actuals') plt.legend() plt.show() # 计算均方根误差 rmse = np.sqrt(np.mean(np.square(predictions - actuals))) print('RMSE=%.4f' % rmse) ``` 请注意,这是一个示例代码,可能需要进行一些修改和调整才能适应您的具体需求。

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