写一段强化学习代码,要求如下:①python3.7解释器②pytorch版本为1.7.1③PPO算法且输出为连续值,PPO算法是自己设计的④gym版本为0.28.0,pendulum-v0环境⑤算法可以直接运行,得到收敛结果

时间: 2024-09-17 15:09:53 浏览: 41
以下是一个使用Python 3.7、PyTorch 1.7.1、gym 0.28.0和PPO算法在`Pendulum-v0`环境中运行并显示收敛结果的基本示例。这个版本的PPO算法实现了连续动作空间下的优化。请注意,实际运行时可能需要进一步优化和调试。 ```python import gym import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim from torch.distributions import Normal from collections import deque import matplotlib.pyplot as plt # 设置环境 env = gym.make('Pendulum-v0') state_dim = env.observation_space.shape[0] action_dim = env.action_space.shape[0] # 定义Actor-Critic模型 class ActorCritic(nn.Module): def __init__(self, state_dim, action_dim, hidden_units=[64, 64]): super(ActorCritic, self).__init__() self.actor = nn.Sequential( nn.Linear(state_dim, hidden_units[0]), nn.Tanh(), nn.Linear(hidden_units[0], hidden_units[1]), nn.Tanh(), nn.Linear(hidden_units[1], action_dim), nn.Tanh() # 对于连续动作,我们通常限制输出范围 ) self.critic = nn.Sequential( nn.Linear(state_dim, hidden_units[0]), nn.Tanh(), nn.Linear(hidden_units[0], hidden_units[1]), nn.Tanh(), nn.Linear(hidden_units[1], 1) ) def forward(self, state): actor_out = self.actor(state) critic_out = self.critic(state) return actor_out, critic_out model = ActorCritic(state_dim, action_dim) optimizer = optim.Adam(model.parameters(), lr=3e-4) # PPO参数 epsilon = 0.2 gamma = 0.99 K_epochs = 5 alpha = 0.97 replay_buffer = deque(maxlen=10000) steps_per_epoch = 1000 num_episodes = 1000 plot_every = 100 # 训练过程 for ep in range(num_episodes): state = env.reset() done = False epoch_reward = 0 steps_in_epoch = 0 while not done: steps_in_epoch += 1 with torch.no_grad(): state_tensor = torch.from_numpy(state).float().unsqueeze(0) action_dist, _ = model(state_tensor) action = action_dist.mean next_state, reward, done, _ = env.step(np.clip(action.item(), -2, 2)) # 剪裁动作到合法范围 next_state_tensor = torch.from_numpy(next_state).float().unsqueeze(0) replay_buffer.append((state, action, reward, next_state, done)) if len(replay_buffer) == steps_per_epoch: # 执行一个训练周期 for _ in range(K_epochs): mini_batch = random.sample(replay_buffer, batch_size) states, actions, rewards, next_states, dones = zip(*mini_batch) values, next_values = model(next_states) _, old_log_probs = model(states) target_values = rewards + gamma * (1 - dones) * next_values advantages = target_values - values ratio = torch.exp(old_log_probs - new_log_probs) surr1 = ratio * advantages surr2 = torch.clamp(ratio, 1 - epsilon, 1 + epsilon) * advantages actor_loss = -torch.min(surr1, surr2).mean() critic_loss = ((values - target_values)**2).mean() optimizer.zero_grad() actor_loss.backward() critic_loss.backward() optimizer.step() state = next_state epoch_reward += reward print(f"Episode {ep+1} finished with reward: {epoch_reward}") if ep % plot_every == 0: plot_learning_curve(ep, epoch_reward) # 结束后绘制学习曲线 def plot_learning_curve(ep, epoch_reward): plt.plot(range(ep, ep + plot_every), [ep_reward for ep_reward in epoch_rewards[-plot_every:]]) plt.xlabel("Episodes") plt.ylabel("Cumulative Reward") plt.title("Learning Curve") plt.show() ``` 在这个例子中,`plot_learning_curve`函数用于可视化的学习过程。当程序运行结束后,你会看到一个学习曲线图。如果PPO算法成功收敛,那么曲线会稳定在一个较高的奖励水平上。

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