用已有的时间序列数据进行transformer预测模型预测并且可视化python代码

时间: 2024-02-20 12:56:32 浏览: 38
好的,下面是一个简单的用Transformer进行时间序列预测的Python代码,包含数据准备、模型搭建、训练和预测可视化等步骤: ```python import pandas as pd import numpy as np from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler import torch from torch import nn from torch.utils.data import Dataset, DataLoader # 准备数据 df = pd.read_csv('data.csv', index_col=0) scaler = MinMaxScaler() data = scaler.fit_transform(df.values) train_data = data[:200] test_data = data[200:] # 定义数据集类 class TimeSeriesDataset(Dataset): def __init__(self, data, seq_len): self.data = data self.seq_len = seq_len def __len__(self): return len(self.data) - self.seq_len def __getitem__(self, idx): x = self.data[idx:idx+self.seq_len] y = self.data[idx+self.seq_len] return x, y # 定义模型 class TransformerModel(nn.Module): def __init__(self, input_size, output_size, num_layers, hidden_size, num_heads, dropout): super().__init__() self.encoder = nn.Sequential( nn.Linear(input_size, hidden_size), nn.ReLU(), nn.Linear(hidden_size, hidden_size), nn.ReLU(), nn.Linear(hidden_size, hidden_size) ) self.decoder = nn.Sequential( nn.Linear(1, hidden_size), nn.ReLU(), nn.Linear(hidden_size, hidden_size), nn.ReLU(), nn.Linear(hidden_size, output_size) ) self.transformer = nn.Transformer( d_model=hidden_size, nhead=num_heads, num_encoder_layers=num_layers, num_decoder_layers=num_layers, dropout=dropout ) def forward(self, x, y): x = self.encoder(x.unsqueeze(0)) y = self.decoder(y.unsqueeze(0)) x = x.transpose(0, 1) y = y.transpose(0, 1) out = self.transformer(x, y) out = out.transpose(0, 1) out = out.squeeze(0) return out # 训练模型 model = TransformerModel(input_size=10, output_size=1, num_layers=1, hidden_size=32, num_heads=2, dropout=0.1) criterion = nn.MSELoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) train_dataset = TimeSeriesDataset(train_data, seq_len=10) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=32, shuffle=True) num_epochs = 100 for epoch in range(num_epochs): for x, y in train_loader: optimizer.zero_grad() y_pred = model(x, y[:, 0]) loss = criterion(y_pred, y[:, 1]) loss.backward() optimizer.step() print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, loss.item())) # 预测并可视化结果 model.eval() x_test = test_data[:10] y_test = test_data[10:, 0] y_pred = [] for i in range(len(y_test)): with torch.no_grad(): x = torch.from_numpy(x_test.astype(np.float32)) y = torch.from_numpy(np.array([y_test[i]]).astype(np.float32)) y_pred_i = model(x, y).item() y_pred.append(y_pred_i) x_test = np.concatenate([x_test[1:], np.array([y_test[i], y_pred_i]).reshape(1, -1)], axis=0) y_pred = scaler.inverse_transform(np.array(y_pred).reshape(-1, 1)) y_test = scaler.inverse_transform(y_test.reshape(-1, 1)) df_pred = pd.DataFrame(y_pred, index=df.index[210:], columns=['pred']) df_test = pd.DataFrame(y_test, index=df.index[210:], columns=['test']) df_pred.plot() df_test.plot() ``` 这个代码中的数据是从一个名为"data.csv"的csv文件中读取的,数据的第一列是时间戳,后面的列是一些时间序列数据。代码中用到的是单变量时间序列数据,如果有多变量时间序列数据,需要在数据准备和模型定义的时候进行相应的修改。

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