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lstm代码解析1.2

article 2025/2/3 12:15:13

在使用 LSTM（长短期记忆网络）进行训练时，model.fit 方法的输入数据 X 和目标数据 y 的形状要求是不同的。具体来说：

1. 输入数据 `X` 的形状

LSTM 层期望输入数据 X 是三维张量，形状为 (samples, timesteps, features)，其中：

samples：样本数量，即数据集中有多少个样本。
timesteps：时间步长，即每个样本包含多少个时间步。
features：特征数量，即每个时间步有多少个特征。

例如，如果你有一个时间序列数据集，包含 100 个样本，每个样本有 10 个时间步，每个时间步有 1 个特征，那么输入数据 X 的形状应该是 (100, 10, 1)。

2. 目标数据 `y` 的形状

目标数据 y 的形状取决于你的任务类型：

回归任务：如果任务是回归（例如预测未来的数值），y 通常是一个二维张量，形状为 (samples, 1) 或 (samples,)。
分类任务：如果任务是分类（例如预测类别），y 通常是一个二维张量，形状为 (samples, num_classes)，其中 num_classes 是类别的数量。

示例

回归任务

假设你有一个时间序列数据集，用于预测未来的数值：

Python复制

import numpy as np

# 示例数据
trainX = np.random.rand(100, 10, 1)  # 100 个样本，每个样本 10 个时间步，每个时间步 1 个特征
trainY = np.random.rand(100, 1)     # 100 个样本，每个样本 1 个目标值

# 定义 LSTM 模型
from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import LSTM, Dense

model = Sequential()
model.add(LSTM(4, input_shape=(10, 1)))  # 时间步长为 10，特征数量为 1
model.add(Dense(1))  # 输出层，预测一个数值
model.compile(loss='mse', optimizer='adam')

# 训练模型
model.fit(trainX, trainY, batch_size=10, epochs=50)

分类任务

假设你有一个时间序列数据集，用于分类任务：

Python复制

import numpy as np

# 示例数据
trainX = np.random.rand(100, 10, 1)  # 100 个样本，每个样本 10 个时间步，每个时间步 1 个特征
trainY = np.random.randint(0, 2, (100, 1))  # 100 个样本，每个样本 1 个类别（二分类）

# 定义 LSTM 模型
from tensorflow.keras.models import Sequential
from tensorflow.keras.layers import LSTM, Dense

model = Sequential()
model.add(LSTM(4, input_shape=(10, 1)))  # 时间步长为 10，特征数量为 1
model.add(Dense(1, activation='sigmoid'))  # 输出层，预测一个类别（二分类）
model.compile(loss='binary_crossentropy', optimizer='adam')

# 训练模型
model.fit(trainX, trainY, batch_size=10, epochs=50)

总结

输入数据 X：必须是三维张量，形状为 (samples, timesteps, features)。
目标数据 y：
- 回归任务：形状为 (samples, 1) 或 (samples,)。
- 分类任务：形状为 (samples, num_classes)。