Transformer-GRU、Transformer、CNN-GRU、GRU、CNN五模型时序预测对比

预测效果

基本介绍

Transformer-GRU、Transformer、CNN-GRU、GRU、CNN五模型单变量时间序列预测对比 (Matlab2023b)

1.程序已经调试好，替换数据集后，仅运行一个main即可运行，数据格式为excel!!!

2.Transformer-GRU、Transformer、CNN-GRU、GRU、CNN五模型时间序列预测对比 (Matlab2023b 单变量时间序列预测)。

3.运行环境要求MATLAB版本为2023b及其以上。

4.评价指标包括:R2、MAE、MSE、RPD、RMSE、MAPE等，图很多，符合您的需要代码中文注释清晰，质量极高。

代码主要功能

该MATLAB代码实现了一个多模型时间序列预测对比系统，使用5种深度学习模型（CNN、GRU、CNN-GRU、Transformer、Transformer-GRU）对单列时间序列数据进行预测，并全面评估模型性能。核心流程包括：

数据预处理：构建时间窗口样本（7步历史数据预测未来1步）

模型训练：并行训练5种深度学习架构

预测与评估：计算RMSE/MAE/MAPE/R²等指标

可视化分析：生成预测曲线、误差分布、雷达图等类图表

算法步骤

数据准备

导入Excel数据（data.xlsx）

构造时间窗口样本：X= $t-6,t-5,...,t$ → Y=t+1

70%-30%划分训练/测试集

归一化数据到 $0,1$ 区间

多模型训练（相同数据不同架构）

预测与反归一化

性能评估

计算5指标

生成误差分布直方图

绘制雷达图/罗盘图多维对比

可视化输出

各模型预测值 vs 真实值曲线

训练损失/误差下降曲线

五模型测试集预测对比

指标雷达图（MAE/MAPE/RMSE/R²/MSE）

程序设计

完整代码私信回复Transformer-GRU、Transformer、CNN-GRU、GRU、CNN五模型时序预测对比。

clike 复制代码

%%  清空环境变量
warning off             % 关闭报警信息
close all               % 关闭开启的图窗
clear                   % 清空变量
clc                     % 清空命令行

%%  导入数据（时间序列的单列数据）
result = xlsread('data.xlsx');

%%  数据分析
num_samples = length(result);  % 样本个数 
kim =  7;                      % 延时步长（kim个历史数据作为自变量）
zim =  1;                      % 跨zim个时间点进行预测

%%  划分数据集
for i = 1: num_samples - kim - zim + 1
    res(i, :) = [reshape(result(i: i + kim - 1), 1, kim), result(i + kim + zim - 1)];
end

%% 数据集分析
outdim = 1;                                  % 最后一列为输出
num_size = 0.7;                              % 训练集占数据集比例
num_train_s = round(num_size * num_samples); % 训练集样本个数
f_ = size(res, 2) - outdim;                  % 输入特征维度

%%  划分训练集和测试集
P_train = res(1: num_train_s, 1: f_)';
T_train = res(1: num_train_s, f_ + 1: end)';
M = size(P_train, 2);

P_test = res(num_train_s + 1: end, 1: f_)';
T_test = res(num_train_s + 1: end, f_ + 1: end)';
N = size(P_test, 2);

%%  数据归一化
[p_train, ps_input] = mapminmax(P_train, 0, 1);
p_test = mapminmax('apply', P_test, ps_input);

[t_train, ps_output] = mapminmax(T_train, 0, 1);
t_test = mapminmax('apply', T_test, ps_output);

%%  数据平铺
%   将数据平铺成1维数据只是一种处理方式
%   也可以平铺成2维数据，以及3维数据，需要修改对应模型结构
%   但是应该始终和输入层数据结构保持一致
p_train =  double(reshape(p_train, f_, 1, 1, M));
p_test  =  double(reshape(p_test , f_, 1, 1, N));
t_train =  double(t_train)';
t_test  =  double(t_test )';

参考资料

$1$ https://blog.csdn.net/kjm13182345320/article/details/128577926?spm=1001.2014.3001.5501

$2$ https://blog.csdn.net/kjm13182345320/article/details/128573597?spm=1001.2014.3001.5501

Transformer-GRU、Transformer、CNN-GRU、GRU、CNN五模型时序预测对比