pytorch的使用:使用神经网络进行气温预测

2023-11-20 20:20

本文主要是介绍pytorch的使用:使用神经网络进行气温预测,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

1.首先,我们查看一下数据的相关情况

 

 

数据表中

  • year,moth,day,week分别表示的具体的时间
  • temp_2:前天的最高温度值
  • temp_1:昨天的最高温度值
  • average:在历史中,每年这一天的平均最高温度值
  • actual:这就是我们的标签值了,当天的真实最高温度
  • friend:这一列可能是凑热闹的,你的朋友猜测的可能值,不管它就好了

年月日都是时间方面的特征,我们将它转换为时间类型的数据,方便我们的绘图展示

# 处理时间数据
import datetime# 分别得到年,月,日
years = features['year']
months = features['month']
days = features['day']# datetime格式
dates = [str(int(year)) + '-' + str(int(month)) + '-' + str(int(day)) for year, month, day in zip(years, months, days)]
dates = [datetime.datetime.strptime(date, '%Y-%m-%d') for date in dates]

 

我们再用图直观的将数据展示出来:

# 准备画图
# 指定默认风格
plt.style.use('fivethirtyeight')# 设置布局
fig, ((ax1, ax2), (ax3, ax4)) = plt.subplots(nrows=2, ncols=2, figsize = (10,10))
fig.autofmt_xdate(rotation = 45)# 标签值
ax1.plot(dates, features['actual'])
ax1.set_xlabel(''); ax1.set_ylabel('Temperature'); ax1.set_title('Max Temp')# 昨天
ax2.plot(dates, features['temp_1'])
ax2.set_xlabel(''); ax2.set_ylabel('Temperature'); ax2.set_title('Previous Max Temp')# 前天
ax3.plot(dates, features['temp_2'])
ax3.set_xlabel('Date'); ax3.set_ylabel('Temperature'); ax3.set_title('Two Days Prior Max Temp')# 我的逗逼朋友
ax4.plot(dates, features['friend'])
ax4.set_xlabel('Date'); ax4.set_ylabel('Temperature'); ax4.set_title('Friend Estimate')plt.tight_layout(pad=2)

 

将文本数据转换为独热编码:

 

在特征中去掉标签列:

# 标签
labels = np.array(features['actual'])# 在特征中去掉标签
features= features.drop('actual', axis = 1)# 名字单独保存一下,以备后患
feature_list = list(features.columns)# 转换成合适的格式
features = np.array(features)

 对数据进行标准化处理:

2.构建网络模型 

包括:权重参数初始化、计算隐层、加入激活函数、预测结果、计算损失、返向传播计算、更新参数。另外,每次迭代都得记得清空梯度,否则梯度会累加 

x = torch.tensor(input_features, dtype = float)y = torch.tensor(labels, dtype = float)# 权重参数初始化
weights = torch.randn((14, 128), dtype = float, requires_grad = True) 
biases = torch.randn(128, dtype = float, requires_grad = True) 
weights2 = torch.randn((128, 1), dtype = float, requires_grad = True) 
biases2 = torch.randn(1, dtype = float, requires_grad = True) learning_rate = 0.001 
losses = []for i in range(1000):# 计算隐层hidden = x.mm(weights) + biases# 加入激活函数hidden = torch.relu(hidden)# 预测结果predictions = hidden.mm(weights2) + biases2# 通计算损失loss = torch.mean((predictions - y) ** 2) losses.append(loss.data.numpy())# 打印损失值if i % 100 == 0:print('loss:', loss)#返向传播计算loss.backward()#更新参数weights.data.add_(- learning_rate * weights.grad.data)  biases.data.add_(- learning_rate * biases.grad.data)weights2.data.add_(- learning_rate * weights2.grad.data)biases2.data.add_(- learning_rate * biases2.grad.data)# 每次迭代都得记得清空weights.grad.data.zero_()biases.grad.data.zero_()weights2.grad.data.zero_()biases2.grad.data.zero_()

 

3.更简单的网络模型 

直接使用nn.Model 

         

input_size = input_features.shape[1]
hidden_size = 128
output_size = 1
batch_size = 16
my_nn = torch.nn.Sequential(torch.nn.Linear(input_size, hidden_size),torch.nn.Sigmoid(),torch.nn.Linear(hidden_size, output_size),
)
cost = torch.nn.MSELoss(reduction='mean')
optimizer = torch.optim.Adam(my_nn.parameters(), lr = 0.001)

训练网络:

# 训练网络
losses = []
for i in range(1000):batch_loss = []# MINI-Batch方法来进行训练for start in range(0, len(input_features), batch_size):end = start + batch_size if start + batch_size < len(input_features) else len(input_features)xx = torch.tensor(input_features[start:end], dtype = torch.float, requires_grad = True)yy = torch.tensor(labels[start:end], dtype = torch.float, requires_grad = True)prediction = my_nn(xx)loss = cost(prediction, yy)optimizer.zero_grad()loss.backward(retain_graph=True)optimizer.step()batch_loss.append(loss.data.numpy())# 打印损失if i % 100==0:losses.append(np.mean(batch_loss))print(i, np.mean(batch_loss))

 

4.预训练结果 

x = torch.tensor(input_features, dtype = torch.float)
predict = my_nn(x).data.numpy()
 转换日期格式
dates = [str(int(year)) + '-' + str(int(month)) + '-' + str(int(day)) for year, month, day in zip(years, months, days)]
dates = [datetime.datetime.strptime(date, '%Y-%m-%d') for date in dates]# 创建一个表格来存日期和其对应的标签数值
true_data = pd.DataFrame(data = {'date': dates, 'actual': labels})# 同理,再创建一个来存日期和其对应的模型预测值
months = features[:, feature_list.index('month')]
days = features[:, feature_list.index('day')]
years = features[:, feature_list.index('year')]test_dates = [str(int(year)) + '-' + str(int(month)) + '-' + str(int(day)) for year, month, day in zip(years, months, days)]test_dates = [datetime.datetime.strptime(date, '%Y-%m-%d') for date in test_dates]predictions_data = pd.DataFrame(data = {'date': test_dates, 'prediction': predict.reshape(-1)}) 
# 真实值
plt.plot(true_data['date'], true_data['actual'], 'b-', label = 'actual')# 预测值
plt.plot(predictions_data['date'], predictions_data['prediction'], 'ro', label = 'prediction')
plt.xticks(rotation = '60'); 
plt.legend()# 图名
plt.xlabel('Date'); plt.ylabel('Maximum Temperature (F)'); plt.title('Actual and Predicted Values');

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

这篇关于pytorch的使用:使用神经网络进行气温预测的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/397174

相关文章

如何使用C#串口通讯实现数据的发送和接收

《如何使用C#串口通讯实现数据的发送和接收》本文详细介绍了如何使用C#实现基于串口通讯的数据发送和接收,通过SerialPort类,我们可以轻松实现串口通讯,并结合事件机制实现数据的传递和处理,感兴趣... 目录1. 概述2. 关键技术点2.1 SerialPort类2.2 异步接收数据2.3 数据解析2.

详解如何使用Python提取视频文件中的音频

《详解如何使用Python提取视频文件中的音频》在多媒体处理中,有时我们需要从视频文件中提取音频,本文为大家整理了几种使用Python编程语言提取视频文件中的音频的方法,大家可以根据需要进行选择... 目录引言代码部分方法扩展引言在多媒体处理中,有时我们需要从视频文件中提取音频,以便进一步处理或分析。本文

使用Dify访问mysql数据库详细代码示例

《使用Dify访问mysql数据库详细代码示例》:本文主要介绍使用Dify访问mysql数据库的相关资料,并详细讲解了如何在本地搭建数据库访问服务,使用ngrok暴露到公网,并创建知识库、数据库访... 1、在本地搭建数据库访问的服务,并使用ngrok暴露到公网。#sql_tools.pyfrom

使用mvn deploy命令上传jar包的实现

《使用mvndeploy命令上传jar包的实现》本文介绍了使用mvndeploy:deploy-file命令将本地仓库中的JAR包重新发布到Maven私服,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学... 目录一、背景二、环境三、配置nexus上传账号四、执行deploy命令上传包1. 首先需要把本地仓中要

pytorch+torchvision+python版本对应及环境安装

《pytorch+torchvision+python版本对应及环境安装》本文主要介绍了pytorch+torchvision+python版本对应及环境安装,安装过程中需要注意Numpy版本的降级,... 目录一、版本对应二、安装命令(pip)1. 版本2. 安装全过程3. 命令相关解释参考文章一、版本对

Spring Cloud之注册中心Nacos的使用详解

《SpringCloud之注册中心Nacos的使用详解》本文介绍SpringCloudAlibaba中的Nacos组件,对比了Nacos与Eureka的区别,展示了如何在项目中引入SpringClo... 目录Naacos服务注册/服务发现引⼊Spring Cloud Alibaba依赖引入Naco编程s依

Java springBoot初步使用websocket的代码示例

《JavaspringBoot初步使用websocket的代码示例》:本文主要介绍JavaspringBoot初步使用websocket的相关资料,WebSocket是一种实现实时双向通信的协... 目录一、什么是websocket二、依赖坐标地址1.springBoot父级依赖2.springBoot依赖

Java使用Mail构建邮件功能的完整指南

《Java使用Mail构建邮件功能的完整指南》JavaMailAPI是一个功能强大的工具,它可以帮助开发者轻松实现邮件的发送与接收功能,本文将介绍如何使用JavaMail发送和接收邮件,希望对大家有所... 目录1、简述2、主要特点3、发送样例3.1 发送纯文本邮件3.2 发送 html 邮件3.3 发送带

Nginx如何进行流量按比例转发

《Nginx如何进行流量按比例转发》Nginx可以借助split_clients指令或通过weight参数以及Lua脚本实现流量按比例转发,下面小编就为大家介绍一下两种方式具体的操作步骤吧... 目录方式一:借助split_clients指令1. 配置split_clients2. 配置后端服务器组3. 配

使用DeepSeek搭建个人知识库(在笔记本电脑上)

《使用DeepSeek搭建个人知识库(在笔记本电脑上)》本文介绍了如何在笔记本电脑上使用DeepSeek和开源工具搭建个人知识库,通过安装DeepSeek和RAGFlow,并使用CherryStudi... 目录部署环境软件清单安装DeepSeek安装Cherry Studio安装RAGFlow设置知识库总