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学習記録

LSTM時系列解析 全体像

2017年12月31日 by 河副 太智 Leave a Comment

LSTM時系列解析

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import numpy
import matplotlib.pyplot as plt
from pandas import read_csv
import math
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense
from keras.layers import LSTM
from sklearn.preprocessing import MinMaxScaler
from sklearn.metrics import mean_squared_error
 
#以下にコードを書いてください
# データセットの作成
def create_dataset(dataset, look_back):
dataX, dataY = [], []
for i in range(len(dataset)-look_back-1):
a = dataset[i:(i+look_back), 0]
dataX.append(a)
dataY.append(dataset[i + look_back, 0])
return numpy.array(dataX), numpy.array(dataY)
# 乱数設定
numpy.random.seed(7)
# データセットの読み込み 
dataframe = read_csv('nikkei225.csv', usecols=[1], engine='python', skipfooter=3)
dataset = dataframe.values
dataset = dataset.astype('float32')
# 訓練データ、テストデータに分ける
train_size = int(len(dataset) * 0.67)
test_size = len(dataset) - train_size
train, test = dataset[0:train_size,:], dataset[train_size:len(dataset),:]
 
# データのスケーリング
scaler = MinMaxScaler(feature_range=(0, 1))
scaler_train = scaler.fit(train)
train = scaler_train.transform(train)
test = scaler_train.transform(test)
 
# データの作成
look_back = 10
trainX, trainY = create_dataset(train, look_back)
testX, testY = create_dataset(test, look_back)
# データの整形
trainX = numpy.reshape(trainX, (trainX.shape[0], trainX.shape[1], 1))
testX = numpy.reshape(testX, (testX.shape[0], testX.shape[1], 1))
# LSTMモデルの作成と学習
model = Sequential()
model.add(LSTM(64, return_sequences=True,input_shape=(look_back, 1)))
model.add(LSTM(32))
model.add(Dense(1))
model.compile(loss='mean_squared_error', optimizer='adam')
model.fit(trainX, trainY, epochs=10, batch_size=1, verbose=2)
 
# 予測データの作成
trainPredict = model.predict(trainX)
testPredict = model.predict(testX)
 
# スケールしたデータを元に戻す
trainPredict = scaler_train.inverse_transform(trainPredict)
trainY = scaler_train.inverse_transform([trainY])
testPredict = scaler_train.inverse_transform(testPredict)
testY = scaler_train.inverse_transform([testY])
 
# 予測精度の計算
trainScore = math.sqrt(mean_squared_error(trainY[0], trainPredict[:,0]))
print('Train Score: %.2f RMSE' % (trainScore))
testScore = math.sqrt(mean_squared_error(testY[0], testPredict[:,0]))
print('Test Score: %.2f RMSE' % (testScore))
 
# プロットのためのデータ整形
trainPredictPlot = numpy.empty_like(dataset)
trainPredictPlot[:, :] = numpy.nan
trainPredictPlot[look_back:len(trainPredict)+look_back, :] = trainPredict
testPredictPlot = numpy.empty_like(dataset)
testPredictPlot[:, :] = numpy.nan
testPredictPlot[len(trainPredict)+(look_back*2)+1:len(dataset)-1, :] = testPredict
# テストデータのプロット
plt.plot(dataframe[round(len(dataset)*0.67):])
plt.plot(testPredictPlot)
plt.show()

結果

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Epoch 1/10
44s - loss: 0.0040
Epoch 2/10
44s - loss: 0.0013
Epoch 3/10
43s - loss: 0.0011
Epoch 4/10
44s - loss: 7.8079e-04
Epoch 5/10
44s - loss: 5.9064e-04
Epoch 6/10
44s - loss: 5.5586e-04
Epoch 7/10
43s - loss: 5.2437e-04
Epoch 8/10
43s - loss: 5.4960e-04
Epoch 9/10
43s - loss: 5.3203e-04
Epoch 10/10
44s - loss: 4.9286e-04
Train Score: 270.96 RMSE
Test Score: 144.13 RMSE

 

 

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Filed Under: 作成実績, 教師有り, 機械学習

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