【Python时序预测系列】基于多层LSTM实现多变量时间序列预测（案例+源码）_lstm 分类 python 代码

这是我的第260篇原创文章。

一、引言

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二、实现过程

2.1 读取数据集

df=pd.read_csv("data.csv", parse_dates=["Date"], index_col=[0])
print(df.shape)
print(df.head())
fea_num = len(df.columns)

df：

2.2 划分数据集

# 拆分数据集为训练集和测试集
test_split=round(len(df)*0.20)
df_for_training=df[:-test_split]
df_for_testing=df[-test_split:]
 
# 绘制训练集和测试集的折线图
plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(train_data, label='Training Data')
plt.plot(test_data, label='Testing Data')
plt.xlabel('Year')
plt.ylabel('Passenger Count')
plt.title('International Airline Passengers - Training and Testing Data')
plt.legend()
plt.show()

共5203条数据，8:2划分：训练集4162，测试集1041。

训练集和测试集：

2.3 归一化

# 将数据归一化到 0~1 范围
scaler = MinMaxScaler(feature_range=(0,1))
df_for_training_scaled = scaler.fit_transform(df_for_training)
df_for_testing_scaled=scaler.transform(df_for_testing)

2.4 构造LSTM数据集（时序-->监督学习）

def createXY(dataset,n_past):
    pass
 
window_size = 30
trainX,trainY=createXY(df_for_training_scaled,window_size)
testX,testY=createXY(df_for_testing_scaled,window_size)
 
# 将数据集转换为 LSTM 模型所需的形状（样本数，时间步长，特征数）
trainX = np.reshape(trainX, (trainX.shape[0], window_size, 5))
testX = np.reshape(testX, (testX.shape[0], window_size, 5))
 
print("trainX Shape-- ",trainX.shape)
print("trainY Shape-- ",trainY.shape)
print("testX Shape-- ",testX.shape)
print("testY Shape-- ",testY.shape)

滑动窗口设置为30：

2.5 建立模拟合模型

my_model = Sequential()
my_model.add(Input(shape=(window_size, fea_num)))
my_model.add(LSTM(50, return_sequences=True))
my_model.add(Dropout(0.2))
my_model.add(LSTM(50))
my_model.add(Dropout(0.2))
my_model.add(Dense(1))
 
my_model.compile(loss='mse', optimizer='adam', metrics=['accuracy'])
my_model.summary()
my_model.fit(trainX, trainY)

2.6 进行预测

prediction_test=my_model.predict(testX)
prediction_train=my_model.predict(trainX)

2.7 预测效果展示

plt.plot(df_for_training.index[window_size:,], original_train, color = 'red', label = '真实值')
plt.plot(df_for_training.index[window_size:,], pred_train, color = 'blue', label = '预测值')
plt.title('Stock Price Prediction')
plt.xlabel('Time')
plt.xticks(rotation=45)
plt.ylabel('Stock Price')
plt.legend()
plt.show()

训练集真实值与预测值：

plt.plot(df_for_testing.index[window_size:,], original_test, color = 'red', label = '真实值')
plt.plot(df_for_testing.index[window_size:,], pred_test, color = 'blue', label = '预测值')
plt.title('Stock Price Prediction')
plt.xlabel('Time')
plt.xticks(rotation=45)
plt.ylabel('Stock Price')
plt.legend()
plt.show()

测试集真实值与预测值：

2.8 评估指标

作者简介：

读研期间发表6篇SCI数据挖掘相关论文，现在某研究院从事数据算法相关科研工作，结合自身科研实践经历不定期分享关于Python、机器学习、深度学习、人工智能系列基础知识与应用案例。致力于只做原创，以最简单的方式理解和学习，关注我一起交流成长。需要数据集和源码的小伙伴可以关注底部公众号添加作者微信。