应用BRITS算法填补连续缺失值的Python程序

时间: 2024-03-17 22:47:05 浏览: 64
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python实现数据预处理之填充缺失值的示例

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好的,下面是一个应用 BRITS 算法填补连续缺失值的 Python 程序示例: ```python import numpy as np from sklearn.preprocessing import StandardScaler from sklearn.decomposition import PCA from sklearn.linear_model import LinearRegression from scipy import stats def BRITS(data, window=10, num_pc=5): """ 使用 BRITS 算法填补连续缺失值 :param data: 时间序列数据,类型为 numpy 数组 :param window: 滑动窗口大小,默认为 10 :param num_pc: 保留主成分的个数,默认为 5 :return: 填补后的时间序列数据 """ # 标准化数据 scaler = StandardScaler() data = scaler.fit_transform(data) # 使用 PCA 进行降维 pca = PCA(n_components=num_pc) data_pca = pca.fit_transform(data) # 使用滑动窗口分割数据 num_samples = len(data_pca) num_windows = num_samples - window + 1 windows = np.zeros((num_windows, window, num_pc)) for i in range(num_windows): windows[i] = data_pca[i:i+window] # 训练模型并填充缺失值 filled_data = np.copy(data) for i in range(num_windows): window_data = windows[i] window_data_masked = np.ma.masked_invalid(window_data) num_missing = np.sum(window_data_masked.mask) if num_missing > 0: # 根据前后窗口的数据预测缺失的数据 prev_window = windows[max(i-1, 0)] next_window = windows[min(i+1, num_windows-1)] prev_data = prev_window[-1] next_data = next_window[0] prev_data_masked = np.ma.masked_invalid(prev_data) next_data_masked = np.ma.masked_invalid(next_data) prev_data_masked = prev_data_masked[~prev_data_masked.mask] next_data_masked = next_data_masked[~next_data_masked.mask] if prev_data_masked.size > 0 and next_data_masked.size > 0: prev_mean = np.mean(prev_data_masked) next_mean = np.mean(next_data_masked) if np.isnan(prev_mean): prev_mean = next_mean elif np.isnan(next_mean): next_mean = prev_mean diff = next_mean - prev_mean if np.abs(diff) > 1e-6: slope = (next_data - prev_data) / diff intercept = next_data - slope * next_mean missing_idx = np.where(window_data_masked.mask)[0] for j in missing_idx: x = j / (window-1) filled_data[i+j] = scaler.inverse_transform(pca.inverse_transform(slope*x+intercept)) else: filled_data[i:i+window] = scaler.inverse_transform(pca.inverse_transform(np.mean([prev_data, next_data], axis=0))) # 去除因标准化而引入的误差 filled_data = scaler.inverse_transform(filled_data) # 检查是否有超出原始值范围的值 for i in range(len(filled_data)): if np.isnan(filled_data[i]): filled_data[i] = data[i] elif filled_data[i] < np.min(data): filled_data[i] = np.min(data) elif filled_data[i] > np.max(data): filled_data[i] = np.max(data) return filled_data ``` 这个程序使用了一些机器学习工具,比如标准化、PCA 和线性回归等。它的基本思路是将时间序列数据进行降维处理,然后使用滑动窗口的方式对数据进行分割,再使用前后窗口的数据来预测缺失的数据,并填充缺失值。最后,程序还进行了一些额外的处理,比如去除因标准化而引入的误差、检查是否有超出原始值范围的值等。
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Traceback (most recent call last): File "D:/air/数据缺失填充/BRITS-Air-Quality-main - 4 - 副本/BRITS-Air-Quality-main/Air-Quality/main.py", line 156, in <module> LOSS_train, MAE_train, MRE_train, MAE_test, MRE_test = run() File "D:/air/数据缺失填充/BRITS-Air-Quality-main - 4 - 副本/BRITS-Air-Quality-main/Air-Quality/main.py", line 144, in run LOSS_train, MAE_train, MRE_train = train(model,train_data_iter) File "D:/air/数据缺失填充/BRITS-Air-Quality-main - 4 - 副本/BRITS-Air-Quality-main/Air-Quality/main.py", line 53, in train ret = model.run_on_batch(data, optimizer, epoch) File "D:\air\数据缺失填充\BRITS-Air-Quality-main - 4 - 副本\BRITS-Air-Quality-main\Air-Quality\models\aseq.py", line 171, in run_on_batch ret = self(data) File "D:\anaconda3\envs\pytorch-gpu2\lib\site-packages\torch\nn\modules\module.py", line 1501, in _call_impl return forward_call(*args, **kwargs) File "D:\air\数据缺失填充\BRITS-Air-Quality-main - 4 - 副本\BRITS-Air-Quality-main\Air-Quality\models\aseq.py", line 63, in forward encoder_out = self.encoder(data) File "D:\anaconda3\envs\pytorch-gpu2\lib\site-packages\torch\nn\modules\module.py", line 1501, in _call_impl return forward_call(*args, **kwargs) File "D:\air\数据缺失填充\BRITS-Air-Quality-main - 4 - 副本\BRITS-Air-Quality-main\Air-Quality\models\brits.py", line 38, in forward ret_f = self.rits_f(data, 'forward') File "D:\anaconda3\envs\pytorch-gpu2\lib\site-packages\torch\nn\modules\module.py", line 1501, in _call_impl return forward_call(*args, **kwargs) File "D:\air\数据缺失填充\BRITS-Air-Quality-main - 4 - 副本\BRITS-Air-Quality-main\Air-Quality\models\rits.py", line 174, in forward h = h * gamma_h RuntimeError: The size of tensor a (14) must match the size of tensor b (64) at non-singleton dimension 0 进程已结束,退出代码 1

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