编写pytorch代码,定义LSTMAttention模型,定义个FA_CPSO优化算法,读取特征训练集X_train和标签训练集y_train,训练模型,利用萤火虫随机扰动的参数和混沌映射系数调整粒子群参数,调用优化算法去优化模型的损失函数,将最优的参数设置给模型,然后在读取特征测试集X_test和标签测试集y_test,再测试集上测试模型,继续优化模型,将优化后的参数设置给模型,并输出测试损失,绘制测试集的预测值和实际值,计算测试集的均方根误差,加载预测集,绘制预测集的实际值和预测值

时间: 2024-04-02 16:35:56 浏览: 17
好的,我明白了。下面是代码实现: ```python import torch import torch.nn as nn import numpy as np import random # 定义LSTMAttention模型 class LSTMAttention(nn.Module): def __init__(self, input_size, hidden_size, output_size): super(LSTMAttention, self).__init__() self.hidden_size = hidden_size self.lstm = nn.LSTM(input_size, hidden_size, batch_first=True) self.linear = nn.Linear(hidden_size, output_size) self.softmax = nn.Softmax(dim=1) def forward(self, inputs): output, _ = self.lstm(inputs) attention_weights = self.softmax(self.linear(output)) context_vector = torch.sum(attention_weights * output, dim=1) output = self.linear(context_vector) return output # 定义FA_CPSO优化算法 class Particle: def __init__(self, position, velocity, fitness, personal_best_position, personal_best_fitness): self.position = position self.velocity = velocity self.fitness = fitness self.personal_best_position = personal_best_position self.personal_best_fitness = personal_best_fitness class Swarm: def __init__(self, num_particles, num_params, X_train, y_train, X_test, y_test): self.num_particles = num_particles self.num_params = num_params self.X_train = X_train self.y_train = y_train self.X_test = X_test self.y_test = y_test self.particles = [] self.global_best_position = None self.global_best_fitness = float('inf') self.w = 0.729 self.c1 = 1.49445 self.c2 = 1.49445 # 初始化粒子群 for i in range(self.num_particles): position = np.random.uniform(low=-1.0, high=1.0, size=self.num_params) velocity = np.zeros(self.num_params) fitness = self.evaluate(position) personal_best_position = np.copy(position) personal_best_fitness = fitness particle = Particle(position, velocity, fitness, personal_best_position, personal_best_fitness) self.particles.append(particle) # 计算模型的损失函数 def evaluate(self, position): model = LSTMAttention(input_size=1, hidden_size=32, output_size=1) optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters(), lr=0.01) criterion = nn.MSELoss() num_epochs = 100 # 调整模型参数 for epoch in range(num_epochs): inputs = torch.from_numpy(self.X_train).unsqueeze(2).float() labels = torch.from_numpy(self.y_train).float() optimizer.zero_grad() outputs = model(inputs) loss = criterion(outputs, labels) loss.backward() optimizer.step() # 使用模型预测测试集并计算损失函数 inputs = torch.from_numpy(self.X_test).unsqueeze(2).float() labels = torch.from_numpy(self.y_test).float() outputs = model(inputs) test_loss = criterion(outputs, labels) return test_loss.item() # 更新粒子群的位置和速度 def update(self): for particle in self.particles: r1 = random.random() r2 = random.random() # 更新速度 particle.velocity = self.w * particle.velocity \ + self.c1 * r1 * (particle.personal_best_position - particle.position) \ + self.c2 * r2 * (self.global_best_position - particle.position) # 更新位置 particle.position = particle.position + particle.velocity # 更新个体最优解 fitness = self.evaluate(particle.position) if fitness < particle.personal_best_fitness: particle.personal_best_position = np.copy(particle.position) particle.personal_best_fitness = fitness # 更新全局最优解 if fitness < self.global_best_fitness: self.global_best_position = np.copy(particle.position) self.global_best_fitness = fitness # 扰动粒子群的参数 def perturb(self, chaos_map): for particle in self.particles: for i in range(len(particle.position)): particle.position[i] = particle.position[i] + chaos_map[i] # 运行粒子群优化算法 def run(self, num_iterations): chaos_map = self.generate_chaos_map() for i in range(num_iterations): self.update() self.perturb(chaos_map) print('Iteration:', i, ', Best fitness:', self.global_best_fitness) # 产生萤火虫随机扰动的参数 def generate_chaos_map(self): x = 0.1 y = 0.1 z = 0.1 a = 10 b = 28 c = 8/3 chaos_map = [] for i in range(self.num_params): x_new = y - x y_new = x * (b - z) - y z_new = x * y - c * z x = x_new y = y_new z = z_new chaos_map.append(a * abs(z)) return chaos_map # 读取特征训练集X_train和标签训练集y_train X_train = np.load('X_train.npy') y_train = np.load('y_train.npy') # 读取特征测试集X_test和标签测试集y_test X_test = np.load('X_test.npy') y_test = np.load('y_test.npy') # 定义粒子群 swarm = Swarm(num_particles=10, num_params=32, X_train=X_train, y_train=y_train, X_test=X_test, y_test=y_test) # 运行粒子群优化算法 swarm.run(num_iterations=50) # 将最优的参数设置给模型 model = LSTMAttention(input_size=1, hidden_size=32, output_size=1) model.load_state_dict(torch.load('best_model.pt')) # 在测试集上测试模型 inputs = torch.from_numpy(X_test).unsqueeze(2).float() labels = torch.from_numpy(y_test).float() outputs = model(inputs) test_loss = nn.MSELoss()(outputs, labels) print('Test loss:', test_loss.item()) # 绘制测试集的预测值和实际值 import matplotlib.pyplot as plt plt.plot(outputs.detach().numpy(), label='Predicted') plt.plot(labels.numpy(), label='Actual') plt.legend() plt.show() # 计算测试集的均方根误差 from sklearn.metrics import mean_squared_error rmse = mean_squared_error(labels.numpy(), outputs.detach().numpy(), squared=False) print('Test RMSE:', rmse) # 加载预测集 X_pred = np.load('X_pred.npy') # 预测并绘制预测集的实际值和预测值 inputs = torch.from_numpy(X_pred).unsqueeze(2).float() outputs = model(inputs) plt.plot(outputs.detach().numpy(), label='Predicted') plt.legend() plt.show() ``` 需要注意的是,这只是一种实现方式,具体的实现方法可能因为数据的不同而有所不同。因此,您需要根据自己的数据和需求进行适当的修改。

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