用pytorch完成下列三个问题,并给出代码:(1) 生成时序数据:使用正弦函数和一些高斯噪声来生成序列数据。时间步为 1,2,… ,500;高斯噪声均值为 0,标准差为 0.1; (2) 以前 400 个时间点为训练数据,对后 100 个时间点进行单步预测,并绘制训练值与 真实值对比图; (3) 以前 400 个时间点为训练数据,对后面的时间点进行多步预测,并绘制训练值与 真实值对比图。

时间: 2024-03-16 08:46:53 浏览: 20
好的,以下是代码实现: (1) 生成时序数据 ```python import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt # 生成时序数据 def generate_data(): # 时间步为 1,2,… ,500 x = np.arange(0, 500, 0.1) # 正弦函数 y = np.sin(x) # 添加高斯噪声 y += 0.1 * np.random.randn(len(x)) return y # 绘制时序数据 data = generate_data() plt.plot(data) plt.show() ``` (2) 单步预测 ```python import torch import torch.nn as nn # 构建数据集 def create_dataset(data, look_back=1): dataX, dataY = [], [] for i in range(len(data)-look_back-1): a = data[i:(i+look_back)] dataX.append(a) dataY.append(data[i+look_back]) return torch.Tensor(dataX), torch.Tensor(dataY) # 构建简单的RNN模型 class RNN(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): super(RNN, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.rnn = nn.RNN(input_size, hidden_size, num_layers=1, batch_first=True) self.fc = nn.Linear(hidden_size, output_size) def forward(self, x): h0 = torch.zeros(1, x.size(0), self.hidden_size).to(device) out, _ = self.rnn(x, h0) out = self.fc(out[:, -1, :]) return out # 训练模型 device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") look_back = 400 train_data = data[:look_back] test_data = data[look_back:] trainX, trainY = create_dataset(train_data) testX, testY = create_dataset(test_data) model = RNN(1, 32, 1).to(device) criterion = nn.MSELoss() optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.001) for epoch in range(100): optimizer.zero_grad() outputs = model(trainX.to(device)) loss = criterion(outputs, trainY.to(device)) loss.backward() optimizer.step() if epoch % 10 == 0: print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, 100, loss.item())) # 单步预测 model.eval() test_predict = [] input_data = train_data[-look_back:] for i in range(len(test_data)): input_tensor = torch.Tensor(input_data).reshape(1, -1, 1).to(device) output = model(input_tensor) test_predict.append(output.cpu().detach().numpy()[0][0]) input_data = np.concatenate((input_data[1:], output.cpu().detach().numpy()[0])) # 绘制单步预测结果 plt.plot(testY, label='True Data') plt.plot(test_predict, label='Predicted Data') plt.legend() plt.show() ``` (3) 多步预测 ```python # 构建多步预测数据集 def create_dataset_multi(data, look_back=1, look_forward=1): dataX, dataY = [], [] for i in range(len(data)-look_back-look_forward): a = data[i:(i+look_back)] dataX.append(a) dataY.append(data[(i+look_back):(i+look_back+look_forward)]) return torch.Tensor(dataX), torch.Tensor(dataY) # 构建多步预测的RNN模型 class RNNMulti(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): super(RNNMulti, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.rnn = nn.RNN(input_size, hidden_size, num_layers=1, batch_first=True) self.fc = nn.Linear(hidden_size, output_size) def forward(self, x): h0 = torch.zeros(1, x.size(0), self.hidden_size).to(device) out, _ = self.rnn(x, h0) out = self.fc(out[:, -1, :]) return out # 训练多步预测的模型 look_forward = 50 trainX_multi, trainY_multi = create_dataset_multi(train_data, look_back, look_forward) testX_multi, testY_multi = create_dataset_multi(test_data, look_back, look_forward) model_multi = RNNMulti(1, 32, look_forward).to(device) criterion_multi = nn.MSELoss() optimizer_multi = torch.optim.Adam(model_multi.parameters(), lr=0.001) for epoch in range(100): optimizer_multi.zero_grad() outputs_multi = model_multi(trainX_multi.to(device)) loss_multi = criterion_multi(outputs_multi, trainY_multi.to(device)) loss_multi.backward() optimizer_multi.step() if epoch % 10 == 0: print('Epoch [{}/{}], Loss: {:.4f}'.format(epoch+1, 100, loss_multi.item())) # 多步预测 model_multi.eval() test_predict_multi = [] input_data_multi = train_data[-look_back:] for i in range(len(test_data)): input_tensor_multi = torch.Tensor(input_data_multi).reshape(1, -1, 1).to(device) output_multi = model_multi(input_tensor_multi) test_predict_multi.append(output_multi.cpu().detach().numpy()[0]) input_data_multi = np.concatenate((input_data_multi[1:], output_multi.cpu().detach().numpy()[0])) # 绘制多步预测结果 plt.plot(testY_multi[:, 0], label='True Data') plt.plot(test_predict_multi[:, 0], label='Predicted Data') plt.legend() plt.show() ```

相关推荐

最新推荐

recommend-type

Pytorch使用MNIST数据集实现CGAN和生成指定的数字方式

在本教程中,我们将探讨如何使用PyTorch框架来实现条件生成对抗网络(CGAN)并利用MNIST数据集生成指定数字的图像。CGAN是一种扩展了基础生成对抗网络(GAN)的概念,它允许在生成过程中加入额外的条件信息,如类...
recommend-type

使用 pytorch 创建神经网络拟合sin函数的实现

在本教程中,我们将探讨如何使用PyTorch创建神经网络来拟合正弦函数。PyTorch是一个流行的深度学习框架,它提供了灵活的张量计算和动态计算图,非常适合进行神经网络的构建和训练。 首先,我们要理解深度神经网络的...
recommend-type

pytorch实现对输入超过三通道的数据进行训练

今天小编就为大家分享一篇pytorch实现对输入超过三通道的数据进行训练,具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助。一起跟随小编过来看看吧
recommend-type

pytorch GAN生成对抗网络实例

在训练过程中,我们首先生成真实艺术品样本(artist_paintings),然后用随机噪声生成生成器的输入(G_ideas),并计算生成的艺术品(G_paintings)。判别器的损失函数(D_loss)是真实样本和生成样本的预测概率的...
recommend-type

Pytorch 的损失函数Loss function使用详解

在给定的例子中,`nn.L1Loss()` 计算了各个元素的绝对差并取平均值,例如对于`sample`和`target`的差值 `[1, 0, 1, 2]`,其L1损失为 `(1+0+1+2)/4 = 1`。 2. SmoothL1Loss SmoothL1Loss,也称为Huber损失,是一种...
recommend-type

BSC绩效考核指标汇总 (2).docx

BSC(Balanced Scorecard,平衡计分卡)是一种战略绩效管理系统,它将企业的绩效评估从传统的财务维度扩展到非财务领域,以提供更全面、深入的业绩衡量。在提供的文档中,BSC绩效考核指标主要分为两大类:财务类和客户类。 1. 财务类指标: - 部门费用的实际与预算比较:如项目研究开发费用、课题费用、招聘费用、培训费用和新产品研发费用,均通过实际支出与计划预算的百分比来衡量,这反映了部门在成本控制上的效率。 - 经营利润指标:如承保利润、赔付率和理赔统计,这些涉及保险公司的核心盈利能力和风险管理水平。 - 人力成本和保费收益:如人力成本与计划的比例,以及标准保费、附加佣金、续期推动费用等与预算的对比,评估业务运营和盈利能力。 - 财务效率:包括管理费用、销售费用和投资回报率,如净投资收益率、销售目标达成率等,反映公司的财务健康状况和经营效率。 2. 客户类指标: - 客户满意度:通过包装水平客户满意度调研,了解产品和服务的质量和客户体验。 - 市场表现:通过市场销售月报和市场份额,衡量公司在市场中的竞争地位和销售业绩。 - 服务指标:如新契约标保完成度、续保率和出租率,体现客户服务质量和客户忠诚度。 - 品牌和市场知名度:通过问卷调查、公众媒体反馈和总公司级评价来评估品牌影响力和市场认知度。 BSC绩效考核指标旨在确保企业的战略目标与财务和非财务目标的平衡,通过量化这些关键指标,帮助管理层做出决策,优化资源配置,并驱动组织的整体业绩提升。同时,这份指标汇总文档强调了财务稳健性和客户满意度的重要性,体现了现代企业对多维度绩效管理的重视。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

【进阶】Flask中的会话与用户管理

![python网络编程合集](https://media.geeksforgeeks.org/wp-content/uploads/20201021201514/pythonrequests.PNG) # 2.1 用户注册和登录 ### 2.1.1 用户注册表单的设计和验证 用户注册表单是用户创建帐户的第一步,因此至关重要。它应该简单易用,同时收集必要的用户信息。 * **字段设计:**表单应包含必要的字段,如用户名、电子邮件和密码。 * **验证:**表单应验证字段的格式和有效性,例如电子邮件地址的格式和密码的强度。 * **错误处理:**表单应优雅地处理验证错误,并提供清晰的错误消
recommend-type

卷积神经网络实现手势识别程序

卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)在手势识别中是一种非常有效的机器学习模型。CNN特别适用于处理图像数据,因为它能够自动提取和学习局部特征,这对于像手势这样的空间模式识别非常重要。以下是使用CNN实现手势识别的基本步骤: 1. **输入数据准备**:首先,你需要收集或获取一组带有标签的手势图像,作为训练和测试数据集。 2. **数据预处理**:对图像进行标准化、裁剪、大小调整等操作,以便于网络输入。 3. **卷积层(Convolutional Layer)**:这是CNN的核心部分,通过一系列可学习的滤波器(卷积核)对输入图像进行卷积,以
recommend-type

BSC资料.pdf

"BSC资料.pdf" 战略地图是一种战略管理工具,它帮助企业将战略目标可视化,确保所有部门和员工的工作都与公司的整体战略方向保持一致。战略地图的核心内容包括四个相互关联的视角:财务、客户、内部流程和学习与成长。 1. **财务视角**:这是战略地图的最终目标,通常表现为股东价值的提升。例如,股东期望五年后的销售收入达到五亿元,而目前只有一亿元,那么四亿元的差距就是企业的总体目标。 2. **客户视角**:为了实现财务目标,需要明确客户价值主张。企业可以通过提供最低总成本、产品创新、全面解决方案或系统锁定等方式吸引和保留客户,以实现销售额的增长。 3. **内部流程视角**:确定关键流程以支持客户价值主张和财务目标的实现。主要流程可能包括运营管理、客户管理、创新和社会责任等,每个流程都需要有明确的短期、中期和长期目标。 4. **学习与成长视角**:评估和提升企业的人力资本、信息资本和组织资本,确保这些无形资产能够支持内部流程的优化和战略目标的达成。 绘制战略地图的六个步骤: 1. **确定股东价值差距**:识别与股东期望之间的差距。 2. **调整客户价值主张**:分析客户并调整策略以满足他们的需求。 3. **设定价值提升时间表**:规划各阶段的目标以逐步缩小差距。 4. **确定战略主题**:识别关键内部流程并设定目标。 5. **提升战略准备度**:评估并提升无形资产的战略准备度。 6. **制定行动方案**:根据战略地图制定具体行动计划,分配资源和预算。 战略地图的有效性主要取决于两个要素: 1. **KPI的数量及分布比例**:一个有效的战略地图通常包含20个左右的指标,且在四个视角之间有均衡的分布,如财务20%,客户20%,内部流程40%。 2. **KPI的性质比例**:指标应涵盖财务、客户、内部流程和学习与成长等各个方面,以全面反映组织的绩效。 战略地图不仅帮助管理层清晰传达战略意图,也使员工能更好地理解自己的工作如何对公司整体目标产生贡献,从而提高执行力和组织协同性。