用pytorch写一个天气预测的代码,用LSTM,读取天气中的csv文件中时间和气温两列数据,区分训练集和测试集,用gpu训练,输入为60天的天气,输出为某一天的天气,并画出60天的实际曲线和预测曲线图,横坐标为时间,纵坐标为温度,注意维度要一致

时间: 2023-10-07 20:07:39 浏览: 36
以下是用PyTorch实现天气预测的代码,使用LSTM模型进行训练和预测: ```python import torch import torch.nn as nn import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt # 读取数据 data = pd.read_csv('weather.csv') time = data['time'].values temperature = data['temperature'].values # 数据归一化 temperature = (temperature - temperature.mean()) / temperature.std() # 划分训练集和测试集 train_data = temperature[:500] test_data = temperature[500:] # 定义参数 input_size = 1 hidden_size = 32 num_layers = 2 output_size = 1 batch_size = 60 seq_len = 60 learning_rate = 0.001 num_epochs = 1000 # 将数据转换成序列数据 def create_sequences(data, seq_len): xs = [] ys = [] for i in range(len(data)-seq_len-1): x = data[i:(i+seq_len)] y = data[i+seq_len] xs.append(x) ys.append(y) return torch.Tensor(xs), torch.Tensor(ys) # 创建训练集和测试集的序列数据 train_x, train_y = create_sequences(train_data, seq_len) test_x, test_y = create_sequences(test_data, seq_len) # 定义LSTM模型 class LSTM(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, num_layers, output_size): super(LSTM, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.num_layers = num_layers self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, batch_first=True) self.fc = nn.Linear(hidden_size, output_size) def forward(self, x): h0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device) c0 = torch.zeros(self.num_layers, x.size(0), self.hidden_size).to(device) out, _ = self.lstm(x, (h0, c0)) out = out[:, -1, :] out = self.fc(out) return out # 实例化模型和优化器 device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') model = LSTM(input_size, hidden_size, num_layers, output_size).to(device) optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) # 定义损失函数 criterion = nn.MSELoss() # 训练模型 train_losses = [] test_losses = [] for epoch in range(num_epochs): # 训练集 model.train() for i in range(0, train_x.size(0), batch_size): x_batch = train_x[i:i+batch_size].unsqueeze(-1).to(device) y_batch = train_y[i:i+batch_size].unsqueeze(-1).to(device) outputs = model(x_batch) loss = criterion(outputs, y_batch) optimizer.zero_grad() loss.backward() optimizer.step() train_losses.append(loss.item()) # 测试集 model.eval() with torch.no_grad(): for i in range(0, test_x.size(0), batch_size): x_batch = test_x[i:i+batch_size].unsqueeze(-1).to(device) y_batch = test_y[i:i+batch_size].unsqueeze(-1).to(device) outputs = model(x_batch) loss = criterion(outputs, y_batch) test_losses.append(loss.item()) # 打印损失值 if epoch % 100 == 0: print(f'Epoch {epoch}, Train Loss: {train_losses[-1]}, Test Loss: {test_losses[-1]}') # 预测数据 model.eval() with torch.no_grad(): train_predict = model(train_x.unsqueeze(-1).to(device)) test_predict = model(test_x.unsqueeze(-1).to(device)) # 反归一化 train_data = train_data * temperature.std() + temperature.mean() test_data = test_data * temperature.std() + temperature.mean() train_predict = train_predict.cpu().numpy() * temperature.std() + temperature.mean() test_predict = test_predict.cpu().numpy() * temperature.std() + temperature.mean() # 绘制实际曲线和预测曲线图 plt.figure(figsize=(10, 6)) plt.plot(time[:500], train_data, label='Actual') plt.plot(time[:500], train_predict, label='Predicted') plt.plot(time[500:], test_data, label='Actual') plt.plot(time[500:], test_predict, label='Predicted') plt.xlabel('Time') plt.ylabel('Temperature') plt.legend() plt.show() ``` 注:代码中`weather.csv`文件中的数据应该至少包含两列,一列是时间,一列是气温。

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