cnn-bls时间序列预测

时间: 2023-08-02 20:40:44 浏览: 73
您好,CNN-BLS是另一种用于时间序列预测的深度学习模型,它结合了卷积神经网络(CNN)和基于学习的稳健回归(BLS)的优势。 在CNN-BLS模型中,首先使用卷积神经网络提取时间序列数据的局部空间特征,并将其转换为高维特征向量。然后,使用基于学习的稳健回归算法对这些特征向量进行降维处理,减少特征向量的维度,去除噪声和冗余信息。最后,使用线性回归模型对降维后的特征向量进行建模,以预测时间序列数据的未来趋势。 相对于传统的时间序列预测方法,CNN-BLS模型具有更好的预测性能和更高的鲁棒性,能够处理噪声和异常数据,并具有更快的训练和预测速度。 希望我的回答能够解决您的问题。
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cnn-bls时间序列预测python代码

好的,这里给您提供一个基于Python的CNN-BLS时间序列预测的示例代码,供参考: 首先,我们需要导入必要的库: ``` python import numpy as np from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense, Dropout, Flatten, Conv1D, MaxPooling1D from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler from sklearn.metrics import mean_squared_error from BLS import BLS ``` 接下来,我们可以定义一个函数用于读取并预处理时间序列数据,以便进行模型训练和预测: ``` python def load_data(filename, look_back): # 读取数据文件 raw_data = np.loadtxt(filename, delimiter=',') # 数据归一化处理 scaler = MinMaxScaler(feature_range=(0, 1)) scaled_data = scaler.fit_transform(raw_data.reshape(-1, 1)) # 构造输入和输出序列 X = [] Y = [] for i in range(len(scaled_data) - look_back): X.append(scaled_data[i:i+look_back, 0]) Y.append(scaled_data[i+look_back, 0]) X = np.array(X) Y = np.array(Y) # 将数据集分为训练集和测试集 train_size = int(len(X) * 0.7) X_train, X_test = X[:train_size], X[train_size:] Y_train, Y_test = Y[:train_size], Y[train_size:] return X_train, Y_train, X_test, Y_test, scaler ``` 然后,我们可以使用卷积神经网络对时间序列数据进行特征提取: ``` python def create_cnn_model(look_back): model = Sequential() model.add(Conv1D(filters=64, kernel_size=3, activation='relu', input_shape=(look_back, 1))) model.add(Conv1D(filters=64, kernel_size=3, activation='relu')) model.add(MaxPooling1D(pool_size=2)) model.add(Conv1D(filters=128, kernel_size=3, activation='relu')) model.add(Conv1D(filters=128, kernel_size=3, activation='relu')) model.add(MaxPooling1D(pool_size=2)) model.add(Conv1D(filters=256, kernel_size=3, activation='relu')) model.add(Conv1D(filters=256, kernel_size=3, activation='relu')) model.add(MaxPooling1D(pool_size=2)) model.add(Flatten()) model.add(Dense(256, activation='relu')) model.add(Dropout(0.5)) model.add(Dense(128, activation='relu')) model.add(Dropout(0.5)) model.add(Dense(64, activation='relu')) return model ``` 接着,我们可以使用基于学习的稳健回归算法对特征向量进行降维处理: ``` python def bls_feature(X_train, Y_train, X_test, Y_test, hidden_neurons, sparsity): # 构造BLS模型 bls = BLS(hidden_neurons, sparsity) # 训练BLS模型 bls.fit(X_train, Y_train, X_test, Y_test) # 使用BLS模型进行特征提取 X_train_features = bls.predict(X_train) X_test_features = bls.predict(X_test) return X_train_features, X_test_features ``` 最后,我们可以使用线性回归模型对降维后的特征向量进行建模,以预测时间序列数据的未来趋势: ``` python def train_and_predict(X_train_features, Y_train, X_test_features, Y_test): # 构造线性回归模型 model = Sequential() model.add(Dense(1, input_dim=X_train_features.shape[1], activation='linear')) model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='adam') # 训练线性回归模型 model.fit(X_train_features, Y_train, epochs=100, batch_size=64, verbose=0) # 使用线性回归模型进行预测 Y_train_pred = model.predict(X_train_features) Y_test_pred = model.predict(X_test_features) # 计算预测误差 train_rmse = np.sqrt(mean_squared_error(Y_train, Y_train_pred)) test_rmse = np.sqrt(mean_squared_error(Y_test, Y_test_pred)) print('Train RMSE: %.3f' % train_rmse) print('Test RMSE: %.3f' % test_rmse) ``` 完整代码如下所示: ``` python import numpy as np from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense, Dropout, Flatten, Conv1D, MaxPooling1D from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler from sklearn.metrics import mean_squared_error from BLS import BLS def load_data(filename, look_back): # 读取数据文件 raw_data = np.loadtxt(filename, delimiter=',') # 数据归一化处理 scaler = MinMaxScaler(feature_range=(0, 1)) scaled_data = scaler.fit_transform(raw_data.reshape(-1, 1)) # 构造输入和输出序列 X = [] Y = [] for i in range(len(scaled_data) - look_back): X.append(scaled_data[i:i+look_back, 0]) Y.append(scaled_data[i+look_back, 0]) X = np.array(X) Y = np.array(Y) # 将数据集分为训练集和测试集 train_size = int(len(X) * 0.7) X_train, X_test = X[:train_size], X[train_size:] Y_train, Y_test = Y[:train_size], Y[train_size:] return X_train, Y_train, X_test, Y_test, scaler def create_cnn_model(look_back): model = Sequential() model.add(Conv1D(filters=64, kernel_size=3, activation='relu', input_shape=(look_back, 1))) model.add(Conv1D(filters=64, kernel_size=3, activation='relu')) model.add(MaxPooling1D(pool_size=2)) model.add(Conv1D(filters=128, kernel_size=3, activation='relu')) model.add(Conv1D(filters=128, kernel_size=3, activation='relu')) model.add(MaxPooling1D(pool_size=2)) model.add(Conv1D(filters=256, kernel_size=3, activation='relu')) model.add(Conv1D(filters=256, kernel_size=3, activation='relu')) model.add(MaxPooling1D(pool_size=2)) model.add(Flatten()) model.add(Dense(256, activation='relu')) model.add(Dropout(0.5)) model.add(Dense(128, activation='relu')) model.add(Dropout(0.5)) model.add(Dense(64, activation='relu')) return model def bls_feature(X_train, Y_train, X_test, Y_test, hidden_neurons, sparsity): # 构造BLS模型 bls = BLS(hidden_neurons, sparsity) # 训练BLS模型 bls.fit(X_train, Y_train, X_test, Y_test) # 使用BLS模型进行特征提取 X_train_features = bls.predict(X_train) X_test_features = bls.predict(X_test) return X_train_features, X_test_features def train_and_predict(X_train_features, Y_train, X_test_features, Y_test): # 构造线性回归模型 model = Sequential() model.add(Dense(1, input_dim=X_train_features.shape[1], activation='linear')) model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='adam') # 训练线性回归模型 model.fit(X_train_features, Y_train, epochs=100, batch_size=64, verbose=0) # 使用线性回归模型进行预测 Y_train_pred = model.predict(X_train_features) Y_test_pred = model.predict(X_test_features) # 计算预测误差 train_rmse = np.sqrt(mean_squared_error(Y_train, Y_train_pred)) test_rmse = np.sqrt(mean_squared_error(Y_test, Y_test_pred)) print('Train RMSE: %.3f' % train_rmse) print('Test RMSE: %.3f' % test_rmse) # 加载数据 X_train, Y_train, X_test, Y_test, scaler = load_data('data.csv', look_back=60) # 特征提取 hidden_neurons = 100 sparsity = 0.8 X_train_features, X_test_features = bls_feature(X_train, Y_train, X_test, Y_test, hidden_neurons, sparsity) # 建模和预测 model = create_cnn_model(look_back=60) model.summary() model.compile(loss='mse', optimizer='adam') model.fit(X_train.reshape(-1, 60, 1), Y_train, epochs=100, batch_size=64, verbose=0) Y_train_pred = model.predict(X_train.reshape(-1, 60, 1)) Y_test_pred = model.predict(X_test.reshape(-1, 60, 1)) train_rmse = np.sqrt(mean_squared_error(Y_train, Y_train_pred)) test_rmse = np.sqrt(mean_squared_error(Y_test, Y_test_pred)) print('Train RMSE: %.3f' % train_rmse) print('Test RMSE: %.3f' % test_rmse) train_and_predict(X_train_features, Y_train, X_test_features, Y_test) ``` 需要注意的是,上述代码中使用了一个名为“BLS”的自定义模块,用于实现基于学习的稳健回归算法。如果您还没有这个模块,请先下载并安装。

生成CNN-BLS的python代码

好的,以下是生成CNN-BLS的Python代码的示例: ```python import numpy as np from sklearn.datasets import load_digits from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.preprocessing import LabelBinarizer digits = load_digits() X = digits.data y = digits.target X -= X.min() X /= X.max() X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.3) labels_train = LabelBinarizer().fit_transform(y_train) labels_test = LabelBinarizer().fit_transform(y_test) from cnn_bls import ConvNN_BLS cnn_bls = ConvNN_BLS(input_shape=(8, 8, 1), n_classes=10, conv_layers=[(6, 5)], hidden_layers=[10], bls_hidden_layers=[], epochs=10, batch_size=10, reg=0.01, verbose=True) cnn_bls.fit(X_train, labels_train) print("Accuracy:", cnn_bls.score(X_test, labels_test)) ```

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