gcn-lstm代码

GCN-LSTM是一种结合了图卷积网络（Graph Convolutional Networks, GCN）和长短时记忆网络（Long Short-Term Memory, LSTM）的模型，常用于处理图结构数据，如社交网络、蛋白质结构分析等。这种模型将节点的信息和它们的邻居信息结合起来，同时捕捉动态序列中的上下文依赖。

在代码实现上，它通常分为以下几个步骤：

1. **数据预处理**：加载图数据，构建邻接矩阵和特征矩阵，并将其转换为适合GCN和LSTM输入的形式。

import torch_geometric as tg
data = tg.data.Data(x=features, edge_index=edge_list)

2. **构建GCN层**：定义一个GCN模块，通过消息传递更新每个节点的特征表示。

class GCNLayer(tg.nn.MessagePassing):
    def __init__(self, in_channels, out_channels):
        super().__init__(aggr='mean')
        self.conv = tg.nn.Linear(in_channels, out_channels)

    def forward(self, x, edge_index):
        return self.propagate(edge_index, x=x)

    def message(self, src_x_j):
        return src_x_j

3. **构建LSTM层**：定义一个LSTM单元，用于处理时间序列数据的上下文信息。

class LSTMCell(nn.Module):
    # ... (定义LSTM Cell结构)

4. **结合GCN和LSTM**：将GCN和LSTM串联起来，先应用GCN得到节点特征，然后馈送到LSTM中处理序列信息。

def gcn_lstm_block(data, num_gcn_layers, num_lstm_units):
    for _ in range(num_gcn_layers):
        data.x = gcn_layer(data.x, data.edge_index)
    lstm_hiddens, _ = lstm(cell, data.x.view(-1, num_features), (h0, c0))
    return lstm_hiddens

5. **训练和预测**：利用优化器和损失函数训练整个模型，并在测试集上进行预测。

model.train()
optimizer.zero_grad()
out = model(data)  # 预测
loss = criterion(out, labels)
loss.backward()
optimizer.step()