用python写一段ddpg案例

时间: 2023-07-19 19:58:03 浏览: 116
当然,我可以为你提供一个基于Python的DDPG(Deep Deterministic Policy Gradient)算法的简单案例。 首先,我们需要导入一些必要的库,如TensorFlow和NumPy: ```python import tensorflow as tf import numpy as np ``` 然后,我们定义DDPG的Actor网络和Critic网络: ```python class ActorNetwork: def __init__(self, state_dim, action_dim, action_bound, learning_rate, tau): self.state_dim = state_dim self.action_dim = action_dim self.action_bound = action_bound self.learning_rate = learning_rate self.tau = tau self.inputs, self.outputs, self.scaled_outputs = self.build_network() self.network_params = tf.trainable_variables() def build_network(self): inputs = tf.placeholder(tf.float32, [None, self.state_dim]) W1 = tf.Variable(tf.random_uniform([self.state_dim, 400], -1e-3, 1e-3)) b1 = tf.Variable(tf.random_uniform([400], -1e-3, 1e-3)) h1 = tf.nn.relu(tf.matmul(inputs, W1) + b1) W2 = tf.Variable(tf.random_uniform([400, 300], -1e-3, 1e-3)) b2 = tf.Variable(tf.random_uniform([300], -1e-3, 1e-3)) h2 = tf.nn.relu(tf.matmul(h1, W2) + b2) W3 = tf.Variable(tf.random_uniform([300, self.action_dim], -3e-3, 3e-3)) b3 = tf.Variable(tf.random_uniform([self.action_dim], -3e-3, 3e-3)) outputs = tf.nn.tanh(tf.matmul(h2, W3) + b3) scaled_outputs = tf.multiply(outputs, self.action_bound) return inputs, outputs, scaled_outputs class CriticNetwork: def __init__(self, state_dim, action_dim, learning_rate, tau): self.state_dim = state_dim self.action_dim = action_dim self.learning_rate = learning_rate self.tau = tau self.inputs, self.action, self.outputs = self.build_network() self.network_params = tf.trainable_variables() def build_network(self): inputs = tf.placeholder(tf.float32, [None, self.state_dim]) action = tf.placeholder(tf.float32, [None, self.action_dim]) W1 = tf.Variable(tf.random_uniform([self.state_dim, 400], -1e-3, 1e-3)) b1 = tf.Variable(tf.random_uniform([400], -1e-3, 1e-3)) h1 = tf.nn.relu(tf.matmul(inputs, W1) + b1) h1_action = tf.concat([h1, action], 1) W2 = tf.Variable(tf.random_uniform([400 + self.action_dim, 300], -1e-3, 1e-3)) b2 = tf.Variable(tf.random_uniform([300], -1e-3, 1e-3)) h2 = tf.nn.relu(tf.matmul(h1_action, W2) + b2) W3 = tf.Variable(tf.random_uniform([300, 1], -3e-3, 3e-3)) b3 = tf.Variable(tf.random_uniform([1], -3e-3, 3e-3)) outputs = tf.matmul(h2, W3) + b3 return inputs, action, outputs ``` 接下来,我们定义DDPG的经验回放缓冲区: ```python class ReplayBuffer: def __init__(self, buffer_size): self.buffer_size = buffer_size self.buffer = [] def add(self, state, action, reward, next_state, done): experience = (state, action, reward, next_state, done) if len(self.buffer) >= self.buffer_size: self.buffer.pop(0) self.buffer.append(experience) def sample(self, batch_size): batch = np.random.choice(self.buffer, batch_size) states = np.array([experience[0] for experience in batch]) actions = np.array([experience[1] for experience in batch]) rewards = np.array([experience[2] for experience in batch]) next_states = np.array([experience[3] for experience in batch]) dones = np.array([experience[4] for experience in batch]) return states, actions, rewards, next_states, dones ``` 接下来,我们定义DDPG的Agent: ```python class DDPGAgent: def __init__(self, state_dim, action_dim, action_bound, buffer_size, batch_size, tau, gamma, actor_learning_rate, critic_learning_rate): self.state_dim = state_dim self.action_dim = action_dim self.action_bound = action_bound self.buffer_size = buffer_size self.batch_size = batch_size self.tau = tau self.gamma = gamma self.actor_learning_rate = actor_learning_rate self.critic_learning_rate = critic_learning_rate self.actor_network = ActorNetwork(self.state_dim, self.action_dim, self.action_bound, self.actor_learning_rate, self.tau) self.critic_network = CriticNetwork(self.state_dim, self.action_dim, self.critic_learning_rate, self.tau) self.target_actor_network = ActorNetwork(self.state_dim, self.action_dim, self.action_bound, self.actor_learning_rate, self.tau) self.target_critic_network = CriticNetwork(self.state_dim, self.action_dim, self.critic_learning_rate, self.tau) self.replay_buffer = ReplayBuffer(self.buffer_size) self.sess = tf.Session() self.sess.run(tf.global_variables_initializer()) self.update_target_networks() def update_target_networks(self): actor_network_params = self.actor_network.network_params target_actor_network_params = self.target_actor_network.network_params self.sess.run([tf.assign(target_actor_network_params[i], actor_network_params[i]) for i in range(len(actor_network_params))]) critic_network_params = self.critic_network.network_params target_critic_network_params = self.target_critic_network.network_params self.sess.run([tf.assign(target_critic_network_params[i], critic_network_params[i]) for i in range(len(critic_network_params))]) def get_action(self, state): action = self.sess.run(self.actor_network.scaled_outputs, feed_dict={self.actor_network.inputs: state}) return action[0] def train(self): states, actions, rewards, next_states, dones = self.replay_buffer.sample(self.batch_size) target_actions = self.sess.run(self.target_actor_network.scaled_outputs, feed_dict={self.target_actor_network.inputs: next_states}) target_q_values = self.sess.run(self.target_critic_network.outputs, feed_dict={self.target_critic_network.inputs: next_states, self.target_critic_network.action: target_actions}) targets = [] for i in range(self.batch_size): if dones[i]: targets.append(rewards[i]) else: targets.append(rewards[i] + self.gamma * target_q_values[i]) self.sess.run(self.critic_network.train_op, feed_dict={self.critic_network.inputs: states, self.critic_network.action: actions, self.critic_network.outputs: np.reshape(targets, [self.batch_size, 1])}) actions_for_gradients = self.sess.run(self.actor_network.scaled_outputs, feed_dict={self.actor_network.inputs: states}) gradients = self.sess.run(self.critic_network.gradients, feed_dict={self.critic_network.inputs: states, self.critic_network.action: actions_for_gradients}) self.sess.run(self.actor_network.train_op, feed_dict={self.actor_network.inputs: states, self.actor_network.action_gradients: gradients[0]}) self.update_target_networks() def add_experience(self, state, action, reward, next_state, done): self.replay_buffer.add(state, action, reward, next_state, done) ``` 最后,我们可以使用DDPGAgent来训练我们的模型: ```python # 定义环境维度和动作维度 state_dim = 4 action_dim = 2 action_bound = 1 # 创建DDPGAgent agent = DDPGAgent(state_dim, action_dim, action_bound, buffer_size=10000, batch_size=32, tau=0.001, gamma=0.99, actor_learning_rate=0.001, critic_learning_rate=0.001) # 进行训练 for episode in range(1000): state = env.reset() total_reward = 0 done = False while not done: action = agent.get_action(state) next_state, reward, done, _ = env.step(action) agent.add_experience(state, action, reward, next_state, done) agent.train() state = next_state total_reward += reward print("Episode:", episode, "Total Reward:", total_reward) # 使用训练好的模型进行测试 state = env.reset() done = False while not done: action = agent.get_action(state) next_state, reward, done, _ = env.step(action) state = next_state env.render() ``` 请注意,上述代码中的环境环节需要根据你的实际情况进行修改,以适应你的问题。 希望这个简单的DDPG案例能帮到你!如果有任何问题,请随时提问。
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