pytorch实现gru-attention时间序列预测代码

时间: 2023-08-27 09:07:06 浏览: 239
下面是一个使用 PyTorch 实现 GRU-Attention 时间序列预测的示代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 数据集生成函数 def generate_data(n_samples, seq_length): X = np.zeros((n_samples, seq_length)) Y = np.zeros((n_samples, seq_length)) for i in range(n_samples): start = np.random.randint(0, 10) X[i, 0] = start for j in range(1, seq_length): X[i, j] = X[i, j-1] + np.random.normal(0, 0.1) Y[i, :] = X[i, :] + np.random.normal(0, 0.1, size=(seq_length,)) return X, Y # 超参数 n_samples = 1000 seq_length = 20 input_dim = 1 hidden_dim = 32 output_dim = 1 learning_rate = 0.01 num_epochs = 100 # 数据集准备 X, Y = generate_data(n_samples, seq_length) X = torch.from_numpy(X).float() Y = torch.from_numpy(Y).float() # 模型定义 class GRUAttention(nn.Module): def __init__(self, input_dim, hidden_dim, output_dim): super(GRUAttention, self).__init__() self.hidden_dim = hidden_dim self.gru = nn.GRU(input_dim, hidden_dim, batch_first=True) self.w1 = nn.Linear(hidden_dim, hidden_dim) self.w2 = nn.Linear(hidden_dim, 1) self.fc = nn.Linear(hidden_dim, output_dim) def forward(self, x): # GRU 层 out, hidden = self.gru(x) # 注意力层 attn_weights = torch.tanh(self.w1(out)) attn_weights = self.w2(attn_weights) attn_weights = torch.softmax(attn_weights, dim=1) attn_applied = torch.bmm(attn_weights.transpose(1,2), out) # 全连接层 out = self.fc(attn_applied) return out # 模型实例化 model = GRUAttention(input_dim, hidden_dim, output_dim) # 损失函数和优化器 criterion = nn.MSELoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) # 模型训练 for epoch in range(num_epochs): # 前向传播 y_pred = model(X) # 计算损失 loss = criterion(y_pred, Y) # 反向传播和优化 optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() # 打印损失 if (epoch+1) % 10 == 0: print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, num_epochs, loss.item())) # 模型预测 model.eval() with torch.no_grad(): y_pred = model(X) # 绘制结果 plt.figure(figsize=(10, 6)) plt.plot(Y[0].numpy(), label='Ground Truth') plt.plot(y_pred[0].numpy(), label='Predicted') plt.legend() plt.show() ``` 这个示例代码使用了一个简单的数据集,包含 1000 个序列,每个序列长度为 20。模型使用了一个 GRU 层和一个注意力层,以及一个全连接层进行预测。最后,使用 PyTorch 的优化器进行训练,并绘制出预测结果。

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