用pytorch写一个天气预测的代码,用LSTM或CNN,读取天气中的csv文件,由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,注意维度要一致

时间: 2023-09-30 09:06:03 浏览: 37
好的,以下是一个使用LSTM模型进行天气预测的代码: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt # 读取数据 data = pd.read_csv('weather.csv') time = data['Time'].values.astype(str) temp = data['Temperature'].values.astype(float) # 数据归一化 temp_max = np.max(temp) temp_min = np.min(temp) temp = (temp - temp_min) / (temp_max - temp_min) # 构建训练集和测试集 train_size = int(len(temp) * 0.8) train_temp = temp[:train_size] test_temp = temp[train_size:] # 定义超参数 input_size = 60 output_size = 1 hidden_size = 64 num_layers = 2 learning_rate = 0.01 num_epochs = 100 # 定义模型 class WeatherPredictor(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size, num_layers): super(WeatherPredictor, 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 = self.fc(out[:, -1, :]) return out # 初始化模型和损失函数 device = torch.device('cuda' if torch.cuda.is_available() else 'cpu') model = WeatherPredictor(input_size, hidden_size, output_size, num_layers).to(device) criterion = nn.MSELoss() optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=learning_rate) # 训练模型 train_losses = [] test_losses = [] for epoch in range(num_epochs): model.train() inputs = [] targets = [] for i in range(input_size, len(train_temp)): inputs.append(train_temp[i-input_size:i]) targets.append(train_temp[i]) inputs = np.array(inputs) targets = np.array(targets) inputs = torch.from_numpy(inputs).float().to(device) targets = torch.from_numpy(targets).float().to(device) optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, targets) loss.backward() optimizer.step() train_losses.append(loss.item()) # 在测试集上计算损失 model.eval() inputs = [] targets = [] for i in range(input_size, len(test_temp)): inputs.append(test_temp[i-input_size:i]) targets.append(test_temp[i]) inputs = np.array(inputs) targets = np.array(targets) inputs = torch.from_numpy(inputs).float().to(device) targets = torch.from_numpy(targets).float().to(device) with torch.no_grad(): outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, targets) test_losses.append(loss.item()) if (epoch+1) % 10 == 0: print(f'Epoch [{epoch+1}/{num_epochs}], Train Loss: {loss.item():.4f}, Test Loss: {loss.item():.4f}') # 进行预测 model.eval() inputs = test_temp[-input_size:] predictions = [] for i in range(output_size): input_data = inputs[-input_size:] input_data = np.array(input_data).reshape(1, input_size, 1) input_data = torch.from_numpy(input_data).float().to(device) with torch.no_grad(): output = model(input_data) output = output.cpu().numpy() predictions.append(output[0][0]) inputs = np.concatenate((inputs, output), axis=0) # 反归一化 train_temp = train_temp * (temp_max - temp_min) + temp_min test_temp = test_temp * (temp_max - temp_min) + temp_min predictions = np.array(predictions) * (temp_max - temp_min) + temp_min # 绘制实际曲线和预测曲线图 plt.plot(time[train_size+input_size:], test_temp, label='Actual') plt.plot(time[train_size+input_size:], predictions, label='Predicted') plt.xlabel('Time') plt.ylabel('Temperature') plt.legend() plt.show() ``` 其中,`weather.csv`是包含时间和气温两列数据的CSV文件。代码中使用了LSTM模型进行天气预测,将数据归一化后,使用前80%的数据作为训练集,后20%的数据作为测试集。模型训练完成后,使用测试集进行预测,并将预测结果反归一化后,绘制出实际曲线和预测曲线图。

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