当前位置: 首页 > article >正文

【ML】LSTM应用——预测股票(基于 tensorflow2)

LSTM 应用预测股票数据

所用数据集:https://www.kaggle.com/datasets/yuanheqiuye/bank-stock
基于:tensorFlow 2.x

数据处理

import numpy as np
import pandas as pd
from matplotlib import pyplot as plt
from sklearn.model_selection import train_test_split
# 读取数据
data = pd.read_csv('data.csv', index_col=0)

# 将数据分为特征和目标变量
y = np.array(data['open'], dtype='float32').reshape(-1, 1)
X = np.array(data.drop('open', axis=1)).astype('float32')

# 划分数据集为训练集和测试集(95%训练,5%测试)
train_xs, test_xs, train_ys, test_ys = train_test_split(X, y, test_size=0.05, random_state=42)

# y 归一化处理
min_train_ys = train_ys.min()
max_train_ys = train_ys.max()
train_ys = (train_ys - min_train_ys) / (max_train_ys - min_train_ys)
test_ys = (test_ys - min_train_ys) / (max_train_ys - min_train_ys)

# 对x特征进行归一化处理
for dim in range(train_xs.shape[1]):
    min_val = train_xs[:, dim].min()
    max_val = train_xs[:, dim].max()
    train_xs[:, dim] = (train_xs[:, dim] - min_val) / (max_val - min_val)
    test_xs[:, dim] = (test_xs[:, dim] - min_val) / (max_val - min_val)

# 重新排列数据以创建时间序列
time_step = 5
input_dim = 13

def create_time_series_data(xs, ys, time_step):
    aranged_xs = np.zeros(shape=(xs.shape[0] - time_step + 1, time_step, input_dim))
    for idx in range(aranged_xs.shape[0]):
        aranged_xs[idx] = xs[idx:idx + time_step]
    aranged_ys = ys[time_step - 1:]
    return aranged_xs, aranged_ys

aranged_train_xs, aranged_train_ys = create_time_series_data(train_xs, train_ys, time_step)
aranged_test_xs, aranged_test_ys = create_time_series_data(test_xs, test_ys, time_step)

# 保存数据
np.save(r'train_x_batch.npy', aranged_train_xs)
np.save(r'train_y_batch.npy', aranged_train_ys)
np.save(r'test_x_batch.npy', aranged_test_xs)
np.save(r'test_y_batch.npy', aranged_test_ys)

模型训练

import numpy as np
import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt
import tensorflow as tf

# Hyperparams
batch_size = 128 # 批量大小,指定每次迭代训练时传入模型的样本数量。较大的批量大小可以加快训练速度,但可能会占用更多的内存资源。
lr = 1e-4 # 控制模型在每次迭代时更新权重的步长。较小的学习率可以使模型收敛得更慢但更稳定,较大的学习率可以加快收敛速度但可能导致不稳定的训练过程。
epochs = 400 # 训练轮数,指定模型要遍历整个训练数据集的次数。每个 epoch 包含多个批次的训练。
num_neurons = [32, 32, 64, 64, 128, 128] # 神经元数量,指定每个隐藏层的神经元数量。这里给出了一个列表,表示了模型中每个隐藏层的神经元数量。通常情况下,增加神经元数量可以增加模型的表达能力,但也可能增加过拟合的风险。
kp = 0.99 # 保持概率(keep probability),用于控制 Dropout 正则化的保留概率。Dropout 是一种正则化技术,通过随机地丢弃一部分神经元的输出来减少过拟合。保持概率 kp 指定了要保留的神经元输出的比例,例如 kp=1.0 表示保留全部输出。

def load_data():
    train_x_batch = np.load(r'train_x_batch.npy', allow_pickle=True)
    train_y_batch = np.load(r'train_y_batch.npy', allow_pickle=True)
    return (train_x_batch, train_y_batch)


# 载入数据
(train_x, train_y) = load_data()
train_data = tf.data.Dataset.from_tensor_slices((train_x, train_y)).shuffle(buffer_size=128).batch(batch_size)

# 定义模型
model = tf.keras.Sequential([
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[0], return_sequences=True, input_shape=(5, 13)),
    tf.keras.layers.Dropout(1 - kp),
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[1], return_sequences=True),
    tf.keras.layers.Dropout(1 - kp),
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[2], return_sequences=True),
    tf.keras.layers.Dropout(1 - kp),
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[3], return_sequences=True),
    tf.keras.layers.Dropout(1 - kp),
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[4], return_sequences=True),
    tf.keras.layers.Dropout(1 - kp),
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[5]),
    tf.keras.layers.Dense(1)
])

# 编译模型
model.compile(optimizer=tf.keras.optimizers.legacy.SGD(learning_rate=lr), loss='mean_squared_error')

# 使用提前停止
early_stopping = tf.keras.callbacks.EarlyStopping(monitor='loss', patience=5)

# 训练模型
history = model.fit(train_data, epochs=epochs, callbacks=[early_stopping])

# 可视化训练过程
plt.plot(history.history['loss'])
plt.ylim(0, 1.2 * max(history.history['loss']))
plt.title('loss trend')
plt.xlabel('Epoch')
plt.ylabel('loss')
plt.show()

# 保存模型
model.save(r'stock_lstm_model.keras')

预测

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import tensorflow as tf


def load_data():
    test_x_batch = np.load(r'test_x_batch.npy', allow_pickle=True)
    test_y_batch = np.load(r'test_y_batch.npy', allow_pickle=True)
    return (test_x_batch, test_y_batch)

# 超参数
num_neurons = [32, 32, 64, 64, 128, 128]

# 定义模型
model = tf.keras.Sequential([
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[0], return_sequences=True, input_shape=(None, 13)),
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[1], return_sequences=True),
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[2], return_sequences=True),
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[3], return_sequences=True),
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[4], return_sequences=True),
    tf.keras.layers.LSTM(num_neurons[5]),
    tf.keras.layers.Dense(1)
])

# 尝试加载模型权重
model.load_weights(r'stock_lstm_model.keras')

# 载入数据
test_x, test_y = load_data()

# 预测
predicts = model.predict(test_x)
predicts = ((predicts.max() - predicts) / (predicts.max() - predicts.min()))  # 数学校准

# 可视化
plt.figure(figsize=(12, 6))
plt.plot(predicts, 'r', label='predict')
plt.plot(test_y, 'g', label='real')
plt.xlabel('days')
plt.ylabel('open')
plt.title('predict trend')
plt.legend()
plt.show()
    

http://www.kler.cn/a/159900.html

相关文章:

  • 实时渲染技术如何助力3D虚拟展厅?
  • 字节、快手、Vidu“打野”升级,AI视频小步快跑
  • Linux设置socks代理
  • 矩阵的各种计算:乘法、逆矩阵、转置、行列式等——基于Excel实现
  • 项目模块十七:HttpServer模块
  • LabVIEW 实现 find_nearest_neighbors 功能(二维平面上的最近邻查找)
  • [SQL]销售管理数据库的查询操作
  • 代码随想Day24 | 回溯法模板、77. 组合
  • 显示本周日历,左右滑动,日历翻页
  • UDP多人群聊
  • 区块链密码学:基础知识、应用与未来发展
  • c++ atmoic acquire/release
  • Python实现FA萤火虫优化算法优化随机森林分类模型(RandomForestClassifier算法)项目实战
  • Python脚本模拟真实设备刷视频播放量、浏览量
  • buuctf 加固题 babypython WriteUp
  • PyTorch分布式overview
  • 如何把kubernetes pod中的文件拷贝到宿主机上或者把宿主机上文件拷贝到kubernetes pod中
  • python将时间戳转换为时间
  • 用js自定义一个(v-model)vModel双向绑定函数
  • C语言给定数字0-9各若干个。你可以以任意顺序排列这些数字,但必须全部使用。目标是使得最后得到的数尽可能小(注意0不能做首位)
  • Spark_spark hints 详细介绍
  • HTTPS安全防窃听、防冒充、防篡改三大机制原理
  • vuepress-----2、初体验
  • 安全测试工具,自动发现网站所有URL!
  • Docker本地部署Firefox火狐浏览器并远程访问
  • mysql:免费的GUI客户端工具推荐并介绍常用的操作