pytorch 代码实现GCN-DDPG交通

时间: 2023-09-30 11:04:59 浏览: 54
GCN-DDPG交通是一种基于深度强化学习和图卷积网络的交通流量预测算法,以下是其PyTorch代码实现: 首先,导入所需的库: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.nn.functional as F import numpy as np import random from collections import deque import math ``` 然后,定义图卷积网络的类: ```python class GCN(nn.Module): def __init__(self, in_features, hidden_features, out_features): super(GCN, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(in_features, hidden_features) self.fc2 = nn.Linear(hidden_features, out_features) def forward(self, x, adj): x = F.relu(self.fc1(torch.matmul(adj, x))) x = self.fc2(torch.matmul(adj, x)) return x ``` 其中,GCN类包含一个线性层和一个ReLU激活函数,用来实现图卷积运算。 接着,定义深度确定性策略梯度算法(DDPG)的类: ```python class DDPG(object): def __init__(self, state_dim, action_dim, max_action): self.actor = Actor(state_dim, action_dim, max_action).to(device) self.actor_target = Actor(state_dim, action_dim, max_action).to(device) self.actor_target.load_state_dict(self.actor.state_dict()) self.actor_optimizer = torch.optim.Adam(self.actor.parameters(), lr=1e-3) self.critic = Critic(state_dim, action_dim).to(device) self.critic_target = Critic(state_dim, action_dim).to(device) self.critic_target.load_state_dict(self.critic.state_dict()) self.critic_optimizer = torch.optim.Adam(self.critic.parameters(), lr=1e-3) self.max_action = max_action def select_action(self, state): state = torch.FloatTensor(state.reshape(1, -1)).to(device) return self.actor(state).cpu().data.numpy().flatten() def train(self, replay_buffer, iterations, batch_size=100, discount=0.99, tau=0.005): for it in range(iterations): # Sample replay buffer x, y, u, r, d = replay_buffer.sample(batch_size) state = torch.FloatTensor(x).to(device) action = torch.FloatTensor(u).to(device) next_state = torch.FloatTensor(y).to(device) done = torch.FloatTensor(1 - d).to(device) reward = torch.FloatTensor(r).to(device) # Compute the target Q value target_Q = self.critic_target(next_state, self.actor_target(next_state)) target_Q = reward + (done * discount * target_Q).detach() # Compute the current Q value current_Q = self.critic(state, action) # Compute the critic loss critic_loss = F.mse_loss(current_Q, target_Q) # Optimize the critic self.critic_optimizer.zero_grad() critic_loss.backward() self.critic_optimizer.step() # Compute actor loss actor_loss = -self.critic(state, self.actor(state)).mean() # Optimize the actor self.actor_optimizer.zero_grad() actor_loss.backward() self.actor_optimizer.step() # Update the target networks for param, target_param in zip(self.critic.parameters(), self.critic_target.parameters()): target_param.data.copy_(tau * param.data + (1 - tau) * target_param.data) for param, target_param in zip(self.actor.parameters(), self.actor_target.parameters()): target_param.data.copy_(tau * param.data + (1 - tau) * target_param.data) ``` 其中,DDPG类包含一个演员(Actor)和一个评论家(Critic),用来实现深度确定性策略梯度算法。演员网络(Actor)用来预测下一步的交通流量,评论家网络(Critic)用来评估演员网络输出的动作。 最后,定义经验回放缓存器(Experience Replay Buffer)的类: ```python class ReplayBuffer(object): def __init__(self, max_size=1000000): self.buffer = deque(maxlen=max_size) def add(self, state, next_state, action, reward, done): self.buffer.append((state, next_state, action, reward, done)) def sample(self, batch_size): state, next_state, action, reward, done = zip(*random.sample(self.buffer, batch_size)) return np.concatenate(state), np.concatenate(next_state), np.concatenate(action), np.array(reward).reshape(-1, 1), np.array( done).reshape(-1, 1) ``` 其中,ReplayBuffer类用来存储交互数据,以便后续训练使用。 以上就是PyTorch代码实现GCN-DDPG交通流量预测的全部内容。

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