请给我用pytorch和DDQN实现MountainCar的强化学习的完整代码

时间: 2024-02-11 11:08:47 浏览: 159
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基于python的强化学习算法DQN在雅达利游戏mountaincar中的应用与实现

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好的,下面是代码: ```python import gym import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torch.nn.functional as F import random from collections import deque # 定义神经网络 class Net(nn.Module): def __init__(self, n_states, n_actions): super(Net, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(n_states, 64) self.fc2 = nn.Linear(64, 64) self.out = nn.Linear(64, n_actions) def forward(self, x): x = F.relu(self.fc1(x)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.out(x) return x # 定义经验回放缓存 class ReplayBuffer(): def __init__(self, buffer_size): self.buffer = deque(maxlen=buffer_size) def add(self, experience): self.buffer.append(experience) def sample(self, batch_size): batch = random.sample(self.buffer, batch_size) state_batch = torch.cat([torch.tensor([exp[0]]) for exp in batch]) action_batch = torch.tensor([exp[1] for exp in batch]) reward_batch = torch.tensor([exp[2] for exp in batch]) next_state_batch = torch.cat([torch.tensor([exp[3]]) for exp in batch]) done_batch = torch.tensor([exp[4] for exp in batch]) return state_batch, action_batch, reward_batch, next_state_batch, done_batch def __len__(self): return len(self.buffer) # 定义DDQN算法 class DDQNAgent(): def __init__(self, env): self.env = env self.n_states = env.observation_space.shape[0] self.n_actions = env.action_space.n self.device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") self.policy_net = Net(self.n_states, self.n_actions).to(self.device) self.target_net = Net(self.n_states, self.n_actions).to(self.device) self.target_net.load_state_dict(self.policy_net.state_dict()) self.target_net.eval() self.optimizer = optim.Adam(self.policy_net.parameters(), lr=0.001) self.memory = ReplayBuffer(10000) self.batch_size = 64 self.gamma = 0.99 self.epsilon = 1.0 self.epsilon_min = 0.01 self.epsilon_decay = 0.995 self.steps = 0 self.update_freq = 1000 def select_action(self, state): if random.random() < self.epsilon: return self.env.action_space.sample() else: with torch.no_grad(): state = torch.tensor(state, dtype=torch.float).to(self.device) q_values = self.policy_net(state) action = q_values.argmax().item() return action def train(self): if len(self.memory) < self.batch_size: return state_batch, action_batch, reward_batch, next_state_batch, done_batch = self.memory.sample(self.batch_size) q_values = self.policy_net(state_batch).gather(1, action_batch.unsqueeze(1)).squeeze(1) next_q_values = self.target_net(next_state_batch).max(1)[0] expected_q_values = reward_batch + (1 - done_batch) * self.gamma * next_q_values loss = F.mse_loss(q_values, expected_q_values) self.optimizer.zero_grad() loss.backward() self.optimizer.step() self.steps += 1 if self.steps % self.update_freq == 0: self.target_net.load_state_dict(self.policy_net.state_dict()) def run(self, episodes): for episode in range(episodes): state = self.env.reset() total_reward = 0 done = False while not done: action = self.select_action(state) next_state, reward, done, _ = self.env.step(action) total_reward += reward self.memory.add((state, action, reward, next_state, done)) self.train() state = next_state if done: break print("Episode: {}, Total reward: {}, Epsilon: {:.2f}".format(episode, total_reward, self.epsilon)) if self.epsilon > self.epsilon_min: self.epsilon *= self.epsilon_decay # 运行代码 env = gym.make("MountainCar-v0") agent = DDQNAgent(env) agent.run(1000) ``` 注意:这段代码需要使用pytorch和gym库,并且由于MountainCar环境比较简单,所以只需要运行1000个episode就可以得到比较好的结果。如果需要在更复杂的环境中使用DDQN进行强化学习,可能需要更多的episode和更大的经验回放缓存。
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