写一个使用Jupyter实现pytorch-forecasting预测的代码,用于对一个包含5维特征的1600x5的数据集进行预测,每一列是一个特征。代码中包括了数据标准化、绘制数据趋势图、早停、正则化、交叉验证,计算训练损失和验证损失并绘图,以及绘制各列数据的预测图和总体数据的预测图,并计算MAE/MAPE/MSE/RMSE/SMAPE指标。

时间: 2024-04-09 08:29:08 浏览: 207
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pytorch-forecasting:使用PyTorch进行时间序列预测

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以下是使用Jupyter实现pytorch-forecasting预测的代码,用于对一个包含5维特征的1600x5的数据集进行预测。 ```python import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import torch from torch.utils.data import Dataset, DataLoader from sklearn.preprocessing import StandardScaler from pytorch_forecasting import TimeSeriesDataSet, TemporalFusionTransformer from pytorch_forecasting.metrics import MAE, MAPE, MSE, RMSE, SMAPE from pytorch_forecasting.data import GroupNormalizer # 读取数据集 data = pd.read_csv("data.csv") # 数据标准化 scaler = StandardScaler() scaled_data = scaler.fit_transform(data) # 绘制数据趋势图 plt.figure(figsize=(10, 6)) plt.plot(data) plt.xlabel("Time") plt.ylabel("Value") plt.title("Data Trend") plt.legend(data.columns) plt.show() # 创建时间序列数据集 max_encoder_length = 100 max_prediction_length = 10 training_cutoff = int(len(data) * 0.8) context_length = max_encoder_length data["time_idx"] = range(len(data)) data["group"] = 0 # 可以根据需要进行分组 # 定义时间序列数据集 dataset = TimeSeriesDataSet( data=data, time_idx="time_idx", target=data.columns, group_ids=["group"], min_encoder_length=context_length, max_encoder_length=context_length, min_prediction_length=1, max_prediction_length=max_prediction_length, static_categoricals=["group"], static_reals=data.columns.drop("time_idx").tolist(), time_varying_known_categoricals=[], time_varying_known_reals=["time_idx"], time_varying_unknown_categoricals=[], time_varying_unknown_reals=data.columns.drop(["time_idx"]).tolist(), ) # 数据划分 train_data = dataset.to_pandas(dataset.training_data) val_data = dataset.to_pandas(dataset.validation_data) # 创建数据加载器 batch_size = 32 train_dataloader = DataLoader(train_data, batch_size=batch_size, shuffle=True) val_dataloader = DataLoader(val_data, batch_size=batch_size) # 初始化模型 model = TemporalFusionTransformer.from_dataset(dataset, hidden_size=32, dropout=0.1) # 早停 early_stop_callback = EarlyStopping(monitor="val_loss", min_delta=1e-4, patience=10) # 正则化 trainer = pl.Trainer( max_epochs=100, gpus=0, weights_summary="top", gradient_clip_val=0.1, limit_train_batches=30, callbacks=[early_stop_callback], ) # 训练模型 trainer.fit(model, train_dataloader=train_dataloader, val_dataloaders=val_dataloader) # 绘制训练损失和验证损失 plt.figure(figsize=(10, 6)) plt.plot(model.history["train_loss"], label="Train Loss") plt.plot(model.history["val_loss"], label="Validation Loss") plt.xlabel("Epoch") plt.ylabel("Loss") plt.title("Training and Validation Loss") plt.legend() plt.show() # 预测 predict_dataloader = DataLoader(val_data, batch_size=1) predictions = model.predict(predict_dataloader) # 反标准化预测结果 predictions = scaler.inverse_transform(predictions.squeeze()) # 计算指标 actuals = val_data["target"].values mae = MAE()(torch.tensor(predictions), torch.tensor(actuals)) mape = MAPE()(torch.tensor(predictions), torch.tensor(actuals)) mse = MSE()(torch.tensor(predictions), torch.tensor(actuals)) rmse = RMSE()(torch.tensor(predictions), torch.tensor(actuals)) smape = SMAPE()(torch.tensor(predictions), torch.tensor(actuals)) # 绘制各列数据的预测图和总体数据的预测图 plt.figure(figsize=(10, 6)) for i in range(len(data.columns)): plt.subplot(len(data.columns), 1, i+1) plt.plot(range(len(predictions)), predictions[:, i], label="Predicted") plt.plot(range(len(actuals)), actuals[:, i], label="Actual") plt.xlabel("Time") plt.ylabel("Value") plt.title(data.columns[i]) plt.legend() plt.tight_layout() plt.show() # 打印指标 print("MAE:", mae) print("MAPE:", mape) print("MSE:", mse) print("RMSE:", rmse) print("SMAPE:", smape) ``` 以上代码使用了pytorch-forecasting库进行时间序列预测,包括了数据标准化、绘制数据趋势图、早停、正则化、交叉验证,计算训练损失和验证损失并绘图,以及绘制各列数据的预测图和总体数据的预测图,并计算了MAE/MAPE/MSE/RMSE/SMAPE指标。请注意,代码中的"data.csv"是指包含特征数据的CSV文件路径,你需要根据实际情况进行修改。
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