帮我写一个DQN实现飞鸟游戏python 代码

时间: 2023-04-08 18:01:30 浏览: 183
好的,我可以回答这个问题。以下是一个简单的DQN实现飞鸟游戏的Python代码: ```python import random import numpy as np import tensorflow as tf import pygame # 游戏参数 SCREEN_WIDTH = 288 SCREEN_HEIGHT = 512 PIPE_GAP = 100 PIPE_VELOCITY = -4 BIRD_VELOCITY = -9 GRAVITY = 1 BIRD_WIDTH = 34 BIRD_HEIGHT = 24 PIPE_WIDTH = 52 PIPE_HEIGHT = 320 PIPE_INTERVAL = 150 PIPE_COUNT = 2 BIRD_X = 50 BIRD_Y = 200 # DQN参数 BATCH_SIZE = 32 GAMMA = 0.99 EPSILON_START = 1.0 EPSILON_END = 0.1 EPSILON_DECAY = 100000 MEMORY_SIZE = 100000 LEARNING_RATE = 0.0001 TARGET_UPDATE_FREQ = 1000 # 初始化游戏 pygame.init() screen = pygame.display.set_mode((SCREEN_WIDTH, SCREEN_HEIGHT)) pygame.display.set_caption('Flappy Bird') clock = pygame.time.Clock() # 加载资源 background = pygame.image.load('assets/background.png').convert() bird_images = [pygame.image.load('assets/bird0.png').convert_alpha(), pygame.image.load('assets/bird1.png').convert_alpha(), pygame.image.load('assets/bird2.png').convert_alpha()] pipe_image = pygame.image.load('assets/pipe.png').convert_alpha() font = pygame.font.Font('assets/Flappy-Bird.ttf', 36) # 定义游戏对象 class Bird: def __init__(self): self.x = BIRD_X self.y = BIRD_Y self.velocity = 0 self.image_index = 0 def update(self): self.velocity += GRAVITY self.y += self.velocity if self.y < 0: self.y = 0 self.velocity = 0 elif self.y > SCREEN_HEIGHT - BIRD_HEIGHT: self.y = SCREEN_HEIGHT - BIRD_HEIGHT self.velocity = 0 self.image_index += 1 if self.image_index >= len(bird_images): self.image_index = 0 def jump(self): self.velocity = BIRD_VELOCITY def get_mask(self): return pygame.mask.from_surface(bird_images[self.image_index]) class Pipe: def __init__(self, x): self.x = x self.y = random.randint(PIPE_GAP, SCREEN_HEIGHT - PIPE_GAP - PIPE_HEIGHT) self.passed = False def update(self): self.x += PIPE_VELOCITY def get_mask(self): return pygame.mask.from_surface(pipe_image) class Game: def __init__(self): self.bird = Bird() self.pipes = [Pipe(SCREEN_WIDTH + i * PIPE_INTERVAL) for i in range(PIPE_COUNT)] self.score = 0 def update(self): self.bird.update() for pipe in self.pipes: pipe.update() if pipe.x < -PIPE_WIDTH: self.pipes.remove(pipe) self.pipes.append(Pipe(self.pipes[-1].x + PIPE_INTERVAL)) if not pipe.passed and pipe.x + PIPE_WIDTH < self.bird.x: pipe.passed = True self.score += 1 if pygame.sprite.collide_mask(self.bird, pipe): return False return True def jump(self): self.bird.jump() def get_state(self): state = np.zeros((SCREEN_HEIGHT, SCREEN_WIDTH, 3), dtype=np.uint8) state.fill(255) state[self.bird.y:self.bird.y + BIRD_HEIGHT, self.bird.x:self.bird.x + BIRD_WIDTH] = bird_images[self.bird.image_index] for pipe in self.pipes: state[pipe.y:pipe.y + PIPE_HEIGHT, pipe.x:pipe.x + PIPE_WIDTH] = pipe_image return state # 定义DQN网络 class DQN: def __init__(self): self.model = tf.keras.Sequential([ tf.keras.layers.Conv2D(32, (8, 8), strides=(4, 4), activation='relu', input_shape=(SCREEN_HEIGHT, SCREEN_WIDTH, 3)), tf.keras.layers.Conv2D(64, (4, 4), strides=(2, 2), activation='relu'), tf.keras.layers.Conv2D(64, (3, 3), strides=(1, 1), activation='relu'), tf.keras.layers.Flatten(), tf.keras.layers.Dense(512, activation='relu'), tf.keras.layers.Dense(2) ]) self.target_model = tf.keras.models.clone_model(self.model) self.target_model.set_weights(self.model.get_weights()) self.optimizer = tf.keras.optimizers.Adam(learning_rate=LEARNING_RATE) self.loss_fn = tf.keras.losses.MeanSquaredError() self.memory = [] self.epsilon = EPSILON_START self.steps = 0 def act(self, state): if np.random.rand() < self.epsilon: return np.random.randint(2) else: q_values = self.model.predict(np.array([state]))[0] return np.argmax(q_values) def remember(self, state, action, reward, next_state, done): self.memory.append((state, action, reward, next_state, done)) if len(self.memory) > MEMORY_SIZE: self.memory.pop(0) if self.steps % TARGET_UPDATE_FREQ == 0: self.target_model.set_weights(self.model.get_weights()) self.steps += 1 self.epsilon = EPSILON_END + (EPSILON_START - EPSILON_END) * np.exp(-self.steps / EPSILON_DECAY) def replay(self): if len(self.memory) < BATCH_SIZE: return batch = random.sample(self.memory, BATCH_SIZE) states = np.array([sample[0] for sample in batch]) actions = np.array([sample[1] for sample in batch]) rewards = np.array([sample[2] for sample in batch]) next_states = np.array([sample[3] for sample in batch]) dones = np.array([sample[4] for sample in batch]) q_values = self.model.predict(states) next_q_values = self.target_model.predict(next_states) for i in range(BATCH_SIZE): if dones[i]: q_values[i][actions[i]] = rewards[i] else: q_values[i][actions[i]] = rewards[i] + GAMMA * np.max(next_q_values[i]) with tf.GradientTape() as tape: predictions = self.model(states) loss = self.loss_fn(q_values, predictions) gradients = tape.gradient(loss, self.model.trainable_variables) self.optimizer.apply_gradients(zip(gradients, self.model.trainable_variables)) # 训练DQN game = Game() dqn = DQN() while True: state = game.get_state() action = dqn.act(state) if action == 0: game.jump() done = not game.update() next_state = game.get_state() reward = game.score dqn.remember(state, action, reward, next_state, done) dqn.replay() screen.blit(background, (0, 0)) for pipe in game.pipes: screen.blit(pipe_image, (pipe.x, pipe.y)) screen.blit(bird_images[game.bird.image_index], (game.bird.x, game.bird.y)) score_text = font.render(str(game.score), True, (255, 255, 255)) screen.blit(score_text, (SCREEN_WIDTH // 2 - score_text.get_width() // 2, 50)) pygame.display.update() if done: game = Game() clock.tick(60) ``` 这是一个基于TensorFlow和Pygame的DQN实现,可以训练一个能够玩Flappy Bird游戏的AI。
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