写一段python代码,读取一个csv文件,该文件没有表头,第一列为时间编号,编号以1,2,3……这样自然数的形式出现,第二列为充电量数值,将该数据集的前90%划分为训练集,其余部分设置为测试集,采用简单的遗传算法对lstm模型进行优化,遗传算法的形式力求简单,并基于优化后的模型对时间序列进行预测,必须可以得到预测结果,并打印rmse作为评价指标,将训练集和测试集分别绘制在两张图上,两张图片的横坐标单位为time/h,纵坐标单位为kwh

时间: 2024-03-01 22:55:14 浏览: 69
好的,这是一道非常具体的编程问题,需要结合实际情况进行编写。以下是我的代码实现,供你参考: ```python import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt from keras.models import Sequential from keras.layers import LSTM, Dense, Dropout from sklearn.metrics import mean_squared_error import random # 读取csv文件 data = pd.read_csv('data.csv', header=None) # 获取数据行数 n = data.shape[0] # 90%数据作为训练集 train_size = int(n * 0.9) # 分割数据集 train_data = data.iloc[:train_size, :] test_data = data.iloc[train_size:, :] # 将数据转换成LSTM可以处理的格式 def create_dataset(dataset, look_back=1): dataX, dataY = [], [] for i in range(len(dataset)-look_back): a = dataset[i:(i+look_back), 1] dataX.append(a) dataY.append(dataset[i + look_back, 1]) return np.array(dataX), np.array(dataY) # LSTM模型 def create_model(units): model = Sequential() model.add(LSTM(units=units, input_shape=(1, look_back))) model.add(Dense(1)) model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='adam') return model # 遗传算法 def genetic_algorithm(model, train_X, train_Y): # 遗传算法参数 population_size = 10 elite_size = 2 mutation_rate = 0.01 generations = 10 # 初始化种群 population = [] for i in range(population_size): units = random.randint(4, 32) model = create_model(units) population.append(model) # 逐代进化 for generation in range(generations): # 计算每个个体的适应度 fitness = [] for individual in population: individual.fit(train_X, train_Y, epochs=1, batch_size=1, verbose=0) y_pred = individual.predict(train_X) fitness.append(1 / mean_squared_error(train_Y, y_pred)) # 选择精英个体 elite_indexes = sorted(range(len(fitness)), key=lambda x: fitness[x], reverse=True)[:elite_size] elite_population = [population[i] for i in elite_indexes] # 生成下一代个体 new_population = elite_population while len(new_population) < population_size: parent1 = random.choice(elite_population) parent2 = random.choice(elite_population) child = Sequential() for layer in parent1.layers: child.add(layer) for layer in parent2.layers: child.add(layer) # 突变 if random.random() < mutation_rate: child.layers[random.randint(0, len(child.layers)-1)].set_weights( [weight * (random.random() * 2 - 1) for weight in child.layers[random.randint(0, len(child.layers)-1)].get_weights()]) new_population.append(child) population = new_population # 返回最优个体 fitness = [] for individual in population: individual.fit(train_X, train_Y, epochs=10, batch_size=1, verbose=0) y_pred = individual.predict(train_X) fitness.append(mean_squared_error(train_Y, y_pred)) best_index = np.argmin(fitness) best_model = population[best_index] return best_model # 数据预处理 look_back = 1 train_X, train_Y = create_dataset(train_data.values, look_back) test_X, test_Y = create_dataset(test_data.values, look_back) # 转换为3D格式 train_X = np.reshape(train_X, (train_X.shape[0], 1, train_X.shape[1])) test_X = np.reshape(test_X, (test_X.shape[0], 1, test_X.shape[1])) # 遗传算法优化LSTM模型 best_model = genetic_algorithm(create_model(4), train_X, train_Y) # 预测并计算RMSE train_predict = best_model.predict(train_X) test_predict = best_model.predict(test_X) train_rmse = np.sqrt(mean_squared_error(train_Y, train_predict)) test_rmse = np.sqrt(mean_squared_error(test_Y, test_predict)) print('Train RMSE:', train_rmse) print('Test RMSE:', test_rmse) # 绘制训练集和测试集的真实值和预测值 train_plot = np.empty_like(data.values) train_plot[:, :] = np.nan train_plot[look_back:len(train_predict)+look_back, :] = train_predict test_plot = np.empty_like(data.values) test_plot[:, :] = np.nan test_plot[len(train_predict)+(look_back*2)+1:len(data.values)-1, :] = test_predict plt.figure(figsize=(10, 6)) plt.plot(data.values[:, 1], label='True') plt.plot(train_plot[:, 1], label='Train') plt.plot(test_plot[:, 1], label='Test') plt.xlabel('Time/h') plt.ylabel('kwh') plt.legend() plt.show() # 绘制训练集和测试集的真实值 plt.figure(figsize=(10, 6)) plt.plot(train_data.values[:, 1], label='Train') plt.plot(test_data.values[:, 1], label='Test') plt.xlabel('Time/h') plt.ylabel('kwh') plt.legend() plt.show() ``` 需要注意的是,这段代码中的遗传算法并不是最优的实现方式,只是为了简单实现而采用的一种方式。如果想要更加高效的遗传算法实现,可以参考遗传算法的相关论文并进行更深入的研究。
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