数据集和transformer预测模型并且可视化python代码

时间: 2023-10-15 13:29:03 浏览: 58
下面是一个使用Transformer模型预测并可视化时间序列数据的Python代码示例: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np import pandas as pd from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler import matplotlib.pyplot as plt # 数据预处理 data = pd.read_csv('data.csv') scaler = MinMaxScaler(feature_range=(-1, 1)) data['scaled'] = scaler.fit_transform(data['value'].values.reshape(-1, 1)) training_data = data['scaled'].values # 定义超参数 input_size = 24 output_size = 12 num_epochs = 100 learning_rate = 0.0001 # 定义Transformer模型 class TransformerModel(nn.Module): def __init__(self, input_size, output_size): super(TransformerModel, self).__init__() self.transformer = nn.Transformer(d_model=input_size, nhead=2, num_encoder_layers=2, num_decoder_layers=2) self.fc = nn.Linear(input_size, output_size) def forward(self, input): input = input.unsqueeze(0) output = self.transformer(input, input) output = self.fc(output.squeeze(0)) return output # 训练模型 model = TransformerModel(input_size, output_size) criterion = nn.MSELoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) for epoch in range(num_epochs): for i in range(len(training_data) - input_size - output_size): input_seq = training_data[i:i+input_size] output_seq = training_data[i+input_size:i+input_size+output_size] input_tensor = torch.FloatTensor(input_seq).view(-1, 1, input_size) output_tensor = torch.FloatTensor(output_seq).view(-1, 1, output_size) optimizer.zero_grad() predicted_output = model(input_tensor) loss = criterion(predicted_output, output_tensor) loss.backward() optimizer.step() print('Epoch: {}, Loss: {:.5f}'.format(epoch+1, loss.item())) # 预测 model.eval() with torch.no_grad(): future = 12 input_seq = training_data[-input_size:] predicted_outputs = [] for i in range(future): input_tensor = torch.FloatTensor(input_seq).view(-1, 1, input_size) predicted_output = model(input_tensor) predicted_outputs.append(predicted_output.squeeze().item()) input_seq = np.append(input_seq[1:], predicted_output.squeeze().item()) # 可视化预测结果 predicted_outputs = scaler.inverse_transform(np.array(predicted_outputs).reshape(-1, 1)) data_pred = data.iloc[-12:].copy() data_pred['value'] = predicted_outputs data_pred['scaled'] = scaler.fit_transform(data_pred['value'].values.reshape(-1, 1)) # 将原始数据和预测数据合并 data_all = pd.concat([data, data_pred], ignore_index=True) data_all = data_all[['timestamp', 'value']] # 可视化所有数据 plt.figure(figsize=(10, 6)) plt.plot(data_all['timestamp'][0:len(data)], data_all['value'][0:len(data)], label='Original data') plt.plot(data_all['timestamp'][len(data):], data_all['value'][len(data):], label='Predicted data') plt.xlabel('Time') plt.ylabel('Value') plt.legend() plt.show() ``` 这个代码示例使用了PyTorch深度学习库中的Transformer模型来预测时间序列数据,并将预测结果可视化出来。代码首先对原始数据进行了归一化处理,然后定义了一个Transformer模型类,其中包含了一个Transformer层和一个全连接层。接着使用MSELoss作为损失函数,Adam优化器作为优化器来训练模型。在训练完成后,使用模型来预测未来12个时间步长的数据,并将预测结果和原始数据合并,最后将所有数据可视化出来。

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