LSTM(Long Short-Term Memory)是一种递归神经网络,主要用于时序数据建模和预测。相对于普通的循环神经网络,LSTM在解决长期依赖问题方面表现更为优异。
根据实际情况进行缩放、归一化、特征提取等操作,使之适合LSTM模型输入要求。
使用keras或tensorflow框架搭建LSTM模型,包括定义模型结构、选择损失函数以及评价方法等。
将数据集分为训练集和验证集,并使用LSTM模型对训练集进行训练。
使用LSTM模型对测试集进行预测,将预测结果与实际结果进行比较得出模型效果。
代码如下(示例):
# 导入库
import numpy as np
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense, LSTM
# 定义函数,生成训练集和测试集
def generate_train_test_data(data,window_size):
train_X,train_Y,test_X,test_Y=[],[],[],[]
for i in range(len(data)-window_size-1):
# 取出训练数据
train_X.append(data[i:(i+window_size),0])
# 取出训练集对应的输出
train_Y.append(data[i+window_size, 0])
for j in range(len(data)-window_size-1,len(data)-1):
# 取出测试数据
test_X.append(data[j:(j+window_size),0])
# 取出测试集对应的输出
test_Y.append(data[j+1,0])
return np.array(train_X), np.array(train_Y), np.array(test_X), np.array(test_Y)
# 加载和准备数据集
data = [10,13,17,25,29,12,35,47,31,18,28,39,41,26,20,17,22,15,10,28,33]
data = np.reshape(data, (len(data), 1))
# 划分数据集并设置窗口大小
window_size=3
train_X,train_Y,test_X,test_Y=generate_train_test_data(data,window_size)
# 建立模型
model = Sequential()
model.add(LSTM(64, input_shape=(window_size,1)))
model.add(Dense(1))
# 编译模型并定义损失和优化方法
model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='adam')
# 训练模型
model.fit(train_X, train_Y, epochs=300, batch_size=3, verbose=2)
# 预测
train_predict=model.predict(train_X)
test_predict=model.predict(test_X)
# 输出结果
print("Train Mean Absolute Error:",np.mean(np.abs(train_predict - train_Y)))
print("Train Root Mean Squared Error:",np.mean(np.sqrt((train_predict - train_Y)**2)))
print("Test Mean Absolute Error:",np.mean(np.abs(test_predict - test_Y)))
print("Test Root Mean Squared Error:",np.mean(np.sqrt((test_predict - test_Y)**2)))
在这个例子中,输入的原始数据为一个长度为21的数组,然后通过generate_train_test_data()函数生成训练集和测试集。接下来,会建立一个LSTM模型来对数据进行回归预测,使用model.fit()函数来训练模型并对其进行优化。最后输出模型的误差和准确性结果,以便分析模型的表现。