我的数据为excle,有两列,一列是RS,一列是LS,使用时间序列预测,前10个RS和LS预测接下来一个LS,方法使用基于pytorch的BP神经网络 有测试集,训练集,验证集请你给出代码

时间: 2024-03-12 09:43:18 浏览: 15
好的,以下是使用 PyTorch 实现 BP 神经网络进行时间序列预测的代码,包含训练集、验证集和测试集: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np import pandas as pd from torch.utils.data import Dataset, DataLoader # 自定义数据集类 class TimeSeriesDataset(Dataset): def __init__(self, rs, ls, input_size): self.rs = rs self.ls = ls self.input_size = input_size def __len__(self): return len(self.rs) - self.input_size def __getitem__(self, idx): inputs = np.concatenate([self.rs[idx:idx+self.input_size], self.ls[idx:idx+self.input_size]]) labels = self.ls[idx+self.input_size] return torch.from_numpy(inputs).float(), torch.tensor(labels).float() # 读取数据 data = pd.read_excel('data.xlsx') rs = data['RS'].values ls = data['LS'].values # 数据归一化 rs_mean = np.mean(rs) rs_std = np.std(rs) rs = (rs - rs_mean) / rs_std ls_mean = np.mean(ls) ls_std = np.std(ls) ls = (ls - ls_mean) / ls_std # 定义超参数 input_size = 10 hidden_size = 64 output_size = 1 learning_rate = 0.001 num_epochs = 1000 batch_size = 32 # 划分训练集、验证集和测试集 train_size = int(len(rs) * 0.6) val_size = int(len(rs) * 0.2) test_size = len(rs) - train_size - val_size train_rs = rs[:train_size] train_ls = ls[:train_size] val_rs = rs[train_size:train_size+val_size] val_ls = ls[train_size:train_size+val_size] test_rs = rs[train_size+val_size:] test_ls = ls[train_size+val_size:] # 创建数据集和数据加载器 train_dataset = TimeSeriesDataset(train_rs, train_ls, input_size) val_dataset = TimeSeriesDataset(val_rs, val_ls, input_size) test_dataset = TimeSeriesDataset(test_rs, test_ls, input_size) train_loader = DataLoader(train_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=True) val_loader = DataLoader(val_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) test_loader = DataLoader(test_dataset, batch_size=batch_size, shuffle=False) # 定义模型 class BP(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): super(BP, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(input_size*2, hidden_size) self.fc2 = nn.Linear(hidden_size, output_size) def forward(self, x): out = torch.relu(self.fc1(x)) out = self.fc2(out) return out model = BP(input_size, hidden_size, output_size) # 定义损失函数和优化器 criterion = nn.MSELoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) # 训练模型 best_val_loss = float('inf') for epoch in range(num_epochs): # 训练模型 model.train() train_loss = 0 for inputs, labels in train_loader: optimizer.zero_grad() inputs = inputs.view(-1, input_size*2) outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() train_loss += loss.item() * inputs.size(0) train_loss /= len(train_dataset) # 验证模型 model.eval() val_loss = 0 with torch.no_grad(): for inputs, labels in val_loader: inputs = inputs.view(-1, input_size*2) outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) val_loss += loss.item() * inputs.size(0) val_loss /= len(val_dataset) # 记录最好的验证集损失和模型参数 if val_loss < best_val_loss: best_val_loss = val_loss best_model_params = model.state_dict() # 打印训练过程中的损失和验证集损失 if (epoch+1) % 100 == 0: print('Epoch [{}/{}], Train Loss: {:.4f}, Val Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, train_loss, val_loss)) # 加载最好的模型参数并测试模型 model.load_state_dict(best_model_params) model.eval() test_loss = 0 with torch.no_grad(): for inputs, labels in test_loader: inputs = inputs.view(-1, input_size*2) outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) test_loss += loss.item() * inputs.size(0) test_loss /= len(test_dataset) test_inputs = torch.from_numpy(test_rs).float().view(-1, input_size*2) predicted_ls = model(test_inputs).detach().numpy().reshape(-1) predicted_ls = predicted_ls * ls_std + ls_mean test_ls = test_ls * ls_std + ls_mean rmse = np.sqrt(np.mean((predicted_ls - test_ls) ** 2)) print('Test Loss: {:.4f}, RMSE: {:.4f}'.format(test_loss, rmse)) ``` 代码中首先定义了一个自定义数据集类 `TimeSeriesDataset`,用于将数据转换成 PyTorch 的数据集格式,并分别划分训练集、验证集和测试集。然后定义了模型、损失函数和优化器,并开始训练模型。在每个 epoch 中,分别对训练集和验证集进行迭代,计算损失并更新模型。训练完毕后,加载最好的模型参数,并用测试集进行预测,计算 RMSE。

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