【sklearn第十八讲】神经网络模型

本文详细介绍了多层感知器(MLP)在scikit-learn库中的实现,包括其工作原理、分类与回归任务、正则化以及实际使用中的注意事项。MLP是一个非线性模型,可用于解决分类和回归问题,但需要注意过拟合、超参数选择和特征缩放等问题。

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多层感知器

多层感知器(Multi-layer Perceptron, MLP)是一个有监督学习算法,它在一个训练集上学习一个函数 f(⋅):Rm→Rof(\cdot): \mathbf{R}^m\rightarrow\mathbf{R}^of():RmRo, mmm 是输入维数, ooo 是输出维数。给定一个特征集 X=x1,x2,…,xmX=x_1, x_2, \dots, x_mX=x1,x

### Python神经网络模型代码用于股票预测 以下是一个使用Python编写的基于LSTM(长短期记忆网络)的神经网络模型,用于股票价格预测。LSTM是一种特殊的RNN(循环神经网络),能够学习长期依赖关系,非常适合处理时间序列数据。 #### 数据准备 在构建模型之前,需要对股票数据进行预处理。这包括加载数据、归一化以及将数据划分为训练集和测试集。 ```python import numpy as np import pandas as pd from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler from keras.models import Sequential from keras.layers import Dense, LSTM, Dropout # 加载股票数据 data = pd.read_csv('stock_prices.csv') # 假设数据包含'Close'列 data = data[['Close']] # 只保留收盘价 # 归一化数据 scaler = MinMaxScaler(feature_range=(0, 1)) scaled_data = scaler.fit_transform(data) # 创建训练数据集 training_data_len = int(np.ceil(len(scaled_data) * 0.8)) # 使用80%的数据作为训练集 train_data = scaled_data[0:training_data_len, :] x_train = [] y_train = [] for i in range(60, len(train_data)): # 使用过去60天的数据预测下一天的价格 x_train.append(train_data[i-60:i, 0]) y_train.append(train_data[i, 0]) x_train, y_train = np.array(x_train), np.array(y_train) x_train = np.reshape(x_train, (x_train.shape[0], x_train.shape[1], 1)) # 调整为LSTM输入格式 ``` #### 构建LSTM模型 接下来,定义一个包含LSTM层的神经网络模型,并对其进行编译。 ```python model = Sequential() # 第一层LSTM层,返回序列 model.add(LSTM(50, return_sequences=True, input_shape=(x_train.shape[1], 1))) model.add(Dropout(0.2)) # 第二层LSTM层,返回序列 model.add(LSTM(50, return_sequences=False)) model.add(Dropout(0.2)) # 全连接层 model.add(Dense(25)) model.add(Dense(1)) # 输出层 # 编译模型 model.compile(optimizer='adam', loss='mean_squared_error') ``` #### 训练模型 使用训练数据对模型进行训练。 ```python model.fit(x_train, y_train, batch_size=1, epochs=1) ``` #### 测试模型 使用测试数据评估模型性能,并生成预测结果。 ```python test_data = scaled_data[training_data_len - 60:, :] x_test = [] y_test = data.iloc[training_data_len:, :].values for i in range(60, len(test_data)): x_test.append(test_data[i-60:i, 0]) x_test = np.array(x_test) x_test = np.reshape(x_test, (x_test.shape[0], x_test.shape[1], 1)) # 预测 predictions = model.predict(x_test) predictions = scaler.inverse_transform(predictions) # 反归一化 ``` #### 结果可视化 最后,可以将预测结果与真实值进行比较并绘制图表。 ```python import matplotlib.pyplot as plt train = data[:training_data_len] valid = data[training_data_len:] valid['Predictions'] = predictions plt.figure(figsize=(16, 8)) plt.title('Model') plt.xlabel('Date', fontsize=18) plt.ylabel('Close Price USD ($)', fontsize=18) plt.plot(train['Close']) plt.plot(valid[['Close', 'Predictions']]) plt.legend(['Train', 'Val', 'Predictions'], loc='lower right') plt.show() ``` --- ### 注意事项 1. 数据预处理是模型成功的关键之一,确保数据的质量和完整性。 2. 模型的超参数(如LSTM单元数、Dropout比例等)可能需要根据具体任务调整[^1]。 3. 在实际应用中,建议使用更多的特征(如交易量、技术指标等)来提高预测准确性[^2]。 ---
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