TapNetRegressor

class TapNetRegressor(n_epochs=2000, batch_size=16, dropout=0.5, filter_sizes=(256, 256, 128), kernel_size=(8, 5, 3), dilation=1, layers=(500, 300), use_rp=True, activation=None, rp_params=(-1, 3), use_bias=True, use_att=True, use_lstm=True, use_cnn=True, random_state=None, padding='same', loss='mean_squared_error', optimizer=None, metrics=None, callbacks=None, verbose=False)

时间序列注意力原型网络 (TapNet)，如 [1] 所述。

TapNet 最初是为多元时间序列分类提出的。这是对时间序列回归的适应。TapNet 包含以下组件：随机维度排列、多元时间序列编码和注意力原型学习。

参数:

filter_sizesint 数组，默认 = (256, 256, 128)

设置每个卷积块的内核大小参数。控制卷积滤波器的数量和注意力密集层中的神经元数量。

kernel_sizeint 数组，默认 = (8, 5, 3)

控制卷积核的大小

层int 数组，默认 = (500, 300)

密集层的尺寸

n_epochsint, 默认 = 2000

训练模型的 epoch 数量

batch_sizeint, 默认 = 16

每次更新的样本数量

dropoutfloat, 默认 = 0.5

dropout 率，范围在 [0, 1) 之间

膨胀int, 默认 = 1

膨胀值

激活str, 默认 = “sigmoid”

最后一层输出层的激活函数

损失str, 默认 = “mean_squared_error”

分类器的损失函数

优化器str 或 None, 默认 = “Adam(lr=0.01)”

分类器的梯度更新函数

use_biasbool, 默认 = True

是否在输出密集层中使用偏置

use_rpbool, 默认 = True

是否使用随机投影

use_attbool, 默认 = True

是否使用自注意力机制

use_lstmbool, 默认 = True

是否使用LSTM层

use_cnnbool, 默认 = True

是否使用CNN层

详细bool, 默认 = False

是否输出额外信息

random_stateint 或 None, 默认 = None

随机种子

属性:

is_fitted

是否已调用 fit。

注释

位于 kdd2019-tapnet/tapnet 的 TapNet 实现目前没有实现自定义距离矩阵损失函数或基于类的自注意力机制。

参考文献

[1]

Zhang 等人。Tapnet: 多元时间序列分类

注意力原型网络，《美国人工智能协会年会论文集》34(4)，6845-6852，2020

方法

build_model(input_shape, **kwargs)	构建一个已编译但未训练的Keras模型，该模型已准备好进行训练。
check_is_fitted()	检查估计器是否已被拟合。
clone()	获取具有相同超参数的对象副本。
clone_tags(estimator[, tag_names])	从另一个估计器克隆标签作为动态覆盖。
create_test_instance([parameter_set])	如果可能，构造 Estimator 实例。
create_test_instances_and_names([parameter_set])	创建所有测试实例的列表及其名称列表。
fit(X, y)	拟合时间序列回归器到训练数据。
get_class_tag(tag_name[, tag_value_default])	获取类标签的值。
get_class_tags()	从类及其所有父类中获取类标签。
get_config()	获取 self 的配置标志
get_fitted_params([deep])	获取拟合参数。
get_param_defaults()	获取对象的参数默认值。
get_param_names([sort])	获取对象的参数名称。
get_params([deep])	获取此对象的参数值字典。
get_tag(tag_name[, tag_value_default, ...])	从估计器类获取标签值和动态标签覆盖。
get_tags()	从估计器类和动态标签覆盖中获取标签。
get_test_params([parameter_set])	返回估计器的测试参数设置。
is_composite()	检查对象是否由其他 BaseObjects 组成。
load_from_path(serial)	从文件位置加载对象。
load_from_serial(serial)	从序列化的内存容器中加载对象。
predict(X)	预测X中序列的标签。
reset()	将对象重置为初始化后的干净状态。
save([path])	将序列化的自身保存到类字节对象或 (.zip) 文件中。
score(X, y[, multioutput])	在 X 上将预测标签与真实标签进行比较。
set_config(**config_dict)	将配置标志设置为给定值。
set_params(**params)	设置此对象的参数。
set_random_state([random_state, deep, ...])	设置 random_state 伪随机种子参数为 self。
set_tags(**tag_dict)	将动态标签设置为给定值。

build_model(input_shape, **kwargs)

构建一个已编译但未训练的Keras模型，该模型已准备好进行训练。

在 sktime 中，时间序列存储在形状为 (d,m) 的 numpy 数组中，其中 d 是维度数量，m 是序列长度。Keras/tensorflow 假设数据形状为 (m,d)。此方法也假设 (m,d)。转置应在拟合时发生。

参数:

input_shape元组

输入层的数据形状应为 (m, d)

返回:

output: 一个编译好的 Keras 模型

check_is_fitted()

检查估计器是否已被拟合。

引发:

NotFittedError

如果估计器尚未拟合。

clone()

获取具有相同超参数的对象副本。

克隆是一个在初始化后状态下的不同对象，没有共享引用。此函数等同于返回 self 的 sklearn.clone。

引发:

如果克隆不符合规范，由于 __init__ 有错误，将引发 RuntimeError。

注释

如果成功，值等于 type(self)(**self.get_params(deep=False))。

clone_tags(estimator, tag_names=None)

从另一个估计器克隆标签作为动态覆盖。

参数:

估计器继承自 BaseEstimator 的估计器

标签名称str 或 str 列表，默认 = None

要克隆的标签名称。如果为 None，则使用估计器中的所有标签作为 tag_names。

返回:

自我

自我引用。

注释

通过在 tag_set 中设置来自估计器的标签值，将对象状态更改为 self 中的动态标签。

classmethod create_test_instance(parameter_set='default')

如果可能，构造 Estimator 实例。

参数:

参数集str, 默认值=”default”

要返回的测试参数集的名称，用于测试。如果没有为某个值定义特殊参数，将返回 “default” 集。

返回:

实例使用默认参数的类实例

注释

get_test_params 可以返回字典或字典列表。此函数获取 get_test_params 返回的第一个或单个字典，并使用该字典构建对象。

classmethod create_test_instances_and_names(parameter_set='default')

创建所有测试实例的列表及其名称列表。

参数:

参数集str, 默认值=”default”

要返回的测试参数集的名称，用于测试。如果没有为某个值定义特殊参数，将返回 “default” 集。

返回:

objscls 实例列表

第 i 个实例是 cls(**cls.get_test_params()[i])

名称list of str, 与 objs 长度相同

第 i 个元素是测试中第 i 个 obj 实例的名称，约定为 {cls.__name__}-{i}，如果存在多个实例，否则为 {cls.__name__}。

fit(X, y)

拟合时间序列回归器到训练数据。

状态变化：

将状态更改为“已拟合”。

写给自己：

将 self.is_fitted 设置为 True。设置以 “_” 结尾的拟合模型属性。

参数:

Xsktime 兼容的时间序列面板数据容器，属于 Panel 科学类型

时间序列以拟合估计器。

可以是任何 Panel scitype 的 mtype，例如：

• pd-multiindex: 具有列 = 变量，索引 = pd.MultiIndex 的 pd.DataFrame，其中第一级 = 实例索引，第二级 = 时间索引

• numpy3D: 3D np.array (任意数量的维度，等长序列)，形状为 [n_instances, n_dimensions, series_length]

• 或其他任何支持的 Panel mtype

有关mtypes的列表，请参见 datatypes.SCITYPE_REGISTER

有关规范，请参阅 examples/AA_datatypes_and_datasets.ipynb

并非所有估计器都支持具有多变量或不等长序列的面板，详情请参阅 标签参考。

ysktime 兼容的表格数据容器，表格科学类型

1D 可迭代对象，形状为 [n_instances] 或 2D 可迭代对象，形状为 [n_instances, n_dimensions] 的类标签，用于拟合。第0个索引对应于X中的实例索引，第1个索引（如果适用）对应于X中的多输出向量索引。支持的sktime类型：np.ndarray（1D，2D），pd.Series，pd.DataFrame

返回:

self自我引用。

注释

通过创建一个拟合模型来改变状态，该模型更新以“_”结尾的属性，并将 is_fitted 标志设置为 True。

classmethod get_class_tag(tag_name, tag_value_default=None)

获取类标签的值。

不返回在实例上定义的动态标签（通过 set_tags 或 clone_tags 设置）的信息。

参数:

标签名称str

标签值的名称。

tag_value_default任何

如果未找到标签，则使用默认/回退值。

返回:

标签值

在 self 中 tag_name 标签的值。如果未找到，则返回 tag_value_default。

classmethod get_class_tags()

从类及其所有父类中获取类标签。

从 _tags 类属性中检索标签: 值对。不返回从实例中通过 set_tags 或 clone_tags 设置的动态标签信息。

返回:

collected_tagsdict

类标签名称字典：标签值对。通过嵌套继承从 _tags 类属性中收集。

get_config()

获取 self 的配置标志

返回:

config_dictdict

配置名称 : 配置值对的字典。从 _config 类属性通过嵌套继承收集，然后是 _config_dynamic 对象属性的任何覆盖和新标签。

get_fitted_params(deep=True)

获取拟合参数。

状态要求：

需要状态为“已拟合”。

参数:

深度bool, 默认=True

是否返回组件的拟合参数。

• 如果为 True，将返回此对象的参数名称 : 值的字典，包括可拟合组件的拟合参数（= BaseEstimator 值的参数）。

• 如果为 False，将返回此对象的参数名称 : 值的字典，但不包括组件的拟合参数。

返回:

fitted_params带有字符串键的字典

拟合参数的字典，paramname : paramvalue 键值对包括：

• always: 此对象的所有拟合参数，通过 get_param_names 获取的值是该键对应的拟合参数值，属于此对象

• 如果 deep=True，还包含组件参数的键/值对，组件的参数被索引为 [componentname]__[paramname]，所有 componentname 的参数都以 paramname 的形式出现，并带有其值。

• 如果 deep=True，还包含任意层级的组件递归，例如，[componentname]__[componentcomponentname]__[paramname] 等。

classmethod get_param_defaults()

获取对象的参数默认值。

返回:

default_dict: dict[str, Any]

键是 cls 中在 __init__ 中定义了默认值的所有参数，值是 __init__ 中定义的默认值。

classmethod get_param_names(sort=True)

获取对象的参数名称。

参数:

排序bool, 默认=True

是否按字母顺序返回参数名称（True），或按它们在类 __init__ 中出现的顺序返回（False）。

返回:

param_names: list[str]

cls 的参数名称列表。如果 sort=False，则按它们在类 __init__ 中出现的顺序排列。如果 sort=True，则按字母顺序排列。

get_params(deep=True)

获取此对象的参数值字典。

参数:

深度bool, 默认=True

是否返回组件的参数。

• 如果为真，将返回一个参数名称 : 值的字典，包括组件的参数（= BaseObject 值的参数）。

• 如果为 False，将返回此对象的参数名称 : 值的字典，但不包括组件的参数。

返回:

参数带有字符串键的字典

参数的字典，paramname : paramvalue 键值对包括：

• 总是：此对象的所有参数，通过 get_param_names 获取的值是该键的参数值，此对象的值始终与构造时传递的值相同。

• 如果 deep=True，还包含组件参数的键/值对，组件的参数被索引为 [componentname]__[paramname]，所有 componentname 的参数都以其值的形式显示为 paramname。

• 如果 deep=True，还包含任意层级的组件递归，例如，[componentname]__[componentcomponentname]__[paramname] 等。

get_tag(tag_name, tag_value_default=None, raise_error=True)

从估计器类获取标签值和动态标签覆盖。

参数:

标签名称str

要检索的标签名称

tag_value_default任何类型，可选；默认=None

如果未找到标签，则使用默认/回退值

raise_error布尔

当未找到标签时是否引发 ValueError

返回:

tag_value任何

self 中 tag_name 标签的值。如果未找到，如果 raise_error 为 True，则返回错误，否则返回 tag_value_default。

引发:

如果 raise_error 为 True，即如果 tag_name 不在其中，则引发 ValueError。

self.get_tags().keys()

get_tags()

从估计器类和动态标签覆盖中获取标签。

返回:

collected_tagsdict

标签名称 : 标签值对的字典。通过嵌套继承从 _tags 类属性中收集，然后从 _tags_dynamic 对象属性中覆盖和新标签。

classmethod get_test_params(parameter_set='default')

返回估计器的测试参数设置。

参数:

参数集str, 默认值=”default”

要返回的测试参数集的名称，用于测试。如果没有为某个值定义特殊参数，将返回 "default" 集。对于分类器，应提供一组“default”参数用于一般测试，如果一般集不能产生适合比较的概率，则应提供一组“results_comparison”参数用于与先前记录的结果进行比较。

返回:

参数字典或字典列表，默认={}

用于创建类的测试实例的参数。每个字典都是用于构造一个“有趣的”测试实例的参数，即 MyClass(**params) 或 MyClass(**params[i]) 创建一个有效的测试实例。create_test_instance 使用 params 中的第一个（或唯一一个）字典。

is_composite()

检查对象是否由其他 BaseObjects 组成。

复合对象是一个包含对象的对象，作为参数。在实例上调用，因为这可能因实例而异。

返回:

composite: bool

一个对象是否有任何参数的值是 BaseObjects。

property is_fitted

是否已调用 fit。

classmethod load_from_path(serial)

从文件位置加载对象。

参数:

串行zip 文件的名称。

返回:

反序列化自身，结果输出到 path，通过 cls.save(path)

classmethod load_from_serial(serial)

从序列化的内存容器中加载对象。

参数:

serial: ``cls.save(None)`` 输出的第一个元素

这是一个大小为3的元组。第一个元素表示pickle序列化的实例。第二个元素表示h5py序列化的``keras``模型。第三个元素表示``.fit()``的pickle序列化历史。

返回:

反序列化的自我导致输出 serial，来自 cls.save(None)

predict(X) → ndarray

预测X中序列的标签。

参数:

Xsktime 兼容的时间序列面板数据容器，属于 Panel 科学类型

时间序列以预测标签。

可以是任何 Panel scitype 的 mtype，例如：

• pd-multiindex: 具有列 = 变量，索引 = pd.MultiIndex 的 pd.DataFrame，其中第一级 = 实例索引，第二级 = 时间索引

• numpy3D: 3D np.array (任意数量的维度，等长序列)，形状为 [n_instances, n_dimensions, series_length]

• 或其他任何支持的 Panel mtype

有关mtypes的列表，请参见 datatypes.SCITYPE_REGISTER

有关规范，请参阅 examples/AA_datatypes_and_datasets.ipynb

并非所有估计器都支持具有多变量或不等长序列的面板，详情请参阅 标签参考。

返回:

y_pred : sktime 兼容的表格数据容器，属于 Table 科学类型sktime 兼容的表格数据容器，属于 Table

预测的回归标签

一维可迭代对象，形状为 [n_instances]，或二维可迭代对象，形状为 [n_instances, n_dimensions]。

0-th 索引对应于 X 中的实例索引，1-st 索引（如果适用）对应于 X 中的多输出向量索引。

1D np.npdarray，如果 y 是单变量（一维）；否则，与 fit 中传入的 y 类型相同。

reset()

将对象重置为初始化后的干净状态。

使用 reset，使用超参数的当前值（get_params 的结果）运行 __init__。这将移除任何对象属性，除了：

• 超参数 = __init__ 的参数

• 包含双下划线的对象属性，即字符串”__”

类和对象方法，以及类属性也不受影响。

返回:

自身

将类实例重置为干净的初始化后状态，但保留当前的超参数值。

注释

等同于 sklearn.clone 但覆盖了 self。在调用 self.reset() 之后，self 的值等于 type(self)(**self.get_params(deep=False))

save(path=None)

将序列化的自身保存到类字节对象或 (.zip) 文件中。

行为：如果 path 为 None，则返回内存中的序列化自身；如果 path 是一个文件，则将 zip 文件存储在该位置，并使用该名称。zip 文件的内容包括：_metadata - 包含自身的类，即 type(self)。_obj - 序列化的自身。此类使用默认的序列化（pickle）。keras/ - 模型、优化器和状态存储在此目录中。history - 序列化的历史对象。

参数:

路径无或文件位置（字符串或路径）

如果为 None，则将 self 保存到内存对象中；如果为文件位置，则将 self 保存到该文件位置。例如：

path=”estimator” 则会在当前工作目录下创建一个名为 estimator.zip 的压缩文件。path=”/home/stored/estimator” 则会在 /home/stored/ 目录下存储一个名为 estimator.zip 的压缩文件。

返回:

如果 path 为 None - 内存中序列化的自身

如果 path 是文件位置 - 带有文件引用的 ZipFile

score(X, y, multioutput='uniform_average') → float

在 X 上将预测标签与真实标签进行比较。

参数:

Xsktime 兼容的时间序列面板数据容器，面板科学类型，例如，

pd-multiindex: 具有列 = 变量，索引 = pd.MultiIndex 的 pd.DataFrame，其中第一级 = 实例索引，第二级 = 时间索引 numpy3D: 形状为 [n_instances, n_dimensions, series_length] 的 3D np.array（任意数量的维度，等长序列）或任何其他支持的面板 mtype 对于 mtypes 列表，请参见 datatypes.SCITYPE_REGISTER 的规范，请参见 examples/AA_datatypes_and_datasets.ipynb

y2D np.array of int, of shape [n_instances, n_dimensions] - 回归标签

用于拟合的索引对应于X中的实例索引或形状为[n_instances]的1D np.array整数数组 - 用于拟合的回归标签对应于X中的实例索引

多输出str, 可选 (默认值=”uniform_average”)

{“raw_values”, “uniform_average”, “variance_weighted”}, 形状为 (n_outputs,) 或 None 的类数组对象, 默认=”uniform_average”。定义多个输出分数的聚合方式。类数组对象定义用于平均分数的权重。

返回:

浮点数（默认）或浮点数的1D np.array

预测(X)与y的R平方得分，如果multioutput=”uniform_average”或”variance_weighted”，或者y是单变量，则为浮点数；如果multioutput=”raw_values”且y是多变量，则为1D np.array。

set_config(**config_dict)

将配置标志设置为给定值。

参数:

config_dictdict

配置名称 : 配置值对的字典。有效的配置、值及其含义如下所示：

显示str, “diagram” (默认), 或 “text”

jupyter 内核如何显示 self 的实例

• “diagram” = html 盒子图表示

• “text” = 字符串打印输出

print_changed_onlybool, 默认=True

是否仅打印与默认值不同的自我参数（False），或打印所有参数名称和值（False）。不嵌套，即仅影响自身，不影响组件估计器。

警告str, “on” (默认), 或 “off”

是否引发警告，仅影响来自 sktime 的警告

• “on” = 将引发来自 sktime 的警告

• “off” = 不会从 sktime 引发警告

后端:并行str, 可选, 默认=”None”

在广播/矢量化时用于并行化的后端，是以下之一

• “None”: 顺序执行循环，简单的列表推导

• “loky”, “multiprocessing” 和 “threading”: 使用 joblib.Parallel

• “joblib”：自定义和第三方 joblib 后端，例如 spark

• “dask”: 使用 dask，需要在环境中安装 dask 包

backend:parallel:paramsdict, 可选, 默认={} (未传递参数)

传递给并行化后端的附加参数作为配置。有效键取决于 backend:parallel 的值：

• “None”: 没有额外参数，backend_params 被忽略

• “loky”, “multiprocessing” 和 “threading”: 默认 joblib 后端 任何有效的 joblib.Parallel 键都可以在这里传递，例如 n_jobs，除了 backend 直接由 backend 控制。如果未传递 n_jobs，它将默认为 -1，其他参数将默认为 joblib 默认值。

• “joblib”：自定义和第三方 joblib 后端，例如 spark。任何 joblib.Parallel 的有效键都可以在这里传递，例如 n_jobs，在这种情况下，backend 必须作为 backend_params 的键传递。如果未传递 n_jobs，它将默认为 -1，其他参数将默认为 joblib 的默认值。

• dask: 任何 dask.compute 的有效键都可以传递，例如 scheduler

返回:

self自我引用。

注释

更改对象状态，将 config_dict 中的配置复制到 self._config_dynamic。

set_params(**params)

设置此对象的参数。

该方法适用于简单估计器以及复合对象。参数键字符串 <component>__<parameter> 可用于复合对象，即包含其他对象的对象，以访问组件 <component> 中的 <parameter>。如果没有 <component>__，字符串 <parameter> 也可以使用，前提是这使得引用明确，例如，没有两个组件的参数名称是 <parameter>。

参数:

**参数dict

BaseObject 参数，键必须是 <组件>__<参数> 字符串。如果 __ 后缀在 get_params 键中是唯一的，则可以别名为完整字符串。

返回:

self引用自身（在参数设置之后）

set_random_state(random_state=None, deep=True, self_policy='copy')

设置 random_state 伪随机种子参数为 self。

通过 estimator.get_params 查找名为 random_state 的参数，并通过 set_params 将它们设置为由 random_state 派生的整数。这些整数通过 sample_dependent_seed 的链式哈希采样获得，并保证种子随机生成器的伪随机独立性。

根据 self_policy 应用于 estimator 中的 random_state 参数，并且仅当 deep=True 时应用于剩余的组件估计器。

注意：即使 self 没有 random_state，或者没有任何组件具有 random_state 参数，也会调用 set_params。因此，set_random_state 将重置任何 scikit-base 估计器，即使它们没有 random_state 参数。

参数:

random_stateint, RandomState 实例或 None, 默认=None

伪随机数生成器，用于控制随机整数的生成。传递整数以在多次函数调用中获得可重复的输出。

深度bool, 默认=True

是否在子估计器中设置随机状态。如果为 False，则仅设置 self 的 random_state 参数（如果存在）。如果为 True，则还会在子估计器中设置 random_state 参数。

self_policystr, 可以是 {“copy”, “keep”, “new”} 之一, 默认=”copy”

• “复制” : estimator.random_state 被设置为输入的 random_state

• “保持” : estimator.random_state 保持不变

• “new” : estimator.random_state 被设置为一个新的随机状态，

源自输入 random_state，并且通常与它不同

返回:

self自我引用

set_tags(**tag_dict)

将动态标签设置为给定值。

参数:

**标签字典dict

标签名称：标签值对的字典。

返回:

自我

自我引用。

注释

通过在 tag_dict 中设置标签值，将对象状态更改为 self 中的动态标签。