A2C python实现

时间: 2023-07-07 19:44:26 浏览: 49
A2C (Advantage Actor-Critic) 是一种强化学习算法,它结合了 Actor-Critic 和 Advantage 的优点,可以有效地解决强化学习中的稳定性问题。以下是一个简单的 A2C 的 Python 实现: ```python import gym import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torch.nn.functional as F from torch.distributions import Categorical # 定义 Actor 网络 class Actor(nn.Module): def __init__(self, state_dim, action_dim, hidden_dim): super(Actor, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_dim, hidden_dim) self.action_head = nn.Linear(hidden_dim, action_dim) def forward(self, x): x = F.relu(self.fc1(x)) action_probs = F.softmax(self.action_head(x), dim=-1) return action_probs # 定义 Critic 网络 class Critic(nn.Module): def __init__(self, state_dim, hidden_dim): super(Critic, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_dim, hidden_dim) self.value_head = nn.Linear(hidden_dim, 1) def forward(self, x): x = F.relu(self.fc1(x)) state_value = self.value_head(x) return state_value # 定义 A2C 算法 class A2C: def __init__(self, state_dim, action_dim, hidden_dim, lr, gamma): self.actor = Actor(state_dim, action_dim, hidden_dim) self.critic = Critic(state_dim, hidden_dim) self.optimizer_actor = optim.Adam(self.actor.parameters(), lr=lr) self.optimizer_critic = optim.Adam(self.critic.parameters(), lr=lr) self.gamma = gamma def train(self, env, episodes): for i in range(episodes): state = env.reset() rewards = [] log_probs = [] values = [] while True: # 选择动作 state = torch.from_numpy(state).float().unsqueeze(0) action_probs = self.actor(state) dist = Categorical(action_probs) action = dist.sample() log_prob = dist.log_prob(action) # 执行动作 next_state, reward, done, _ = env.step(action.item()) rewards.append(reward) log_probs.append(log_prob) values.append(self.critic(state)) state = next_state if done: # 计算返回值 returns = [0] for r in reversed(rewards): returns[0] = r + self.gamma * returns[0] returns.insert(0, returns[0]) returns = returns[:-1] # 计算 Advantage advantages = [ret - value.item() for ret, value in zip(returns, values)] # 计算 actor 和 critic 的损失函数 actor_loss = 0 critic_loss = 0 for log_prob, advantage, value in zip(log_probs, advantages, values): actor_loss += -log_prob * advantage critic_loss += F.smooth_l1_loss(value, torch.tensor([returns])) # 更新网络参数 self.optimizer_actor.zero_grad() actor_loss.backward() self.optimizer_actor.step() self.optimizer_critic.zero_grad() critic_loss.backward() self.optimizer_critic.step() break # 测试 A2C 算法 env = gym.make('CartPole-v0') a2c = A2C(state_dim=4, action_dim=2, hidden_dim=128, lr=0.001, gamma=0.99) a2c.train(env, episodes=1000) ``` 这是一个简单的 A2C 实现,可以在 Gym 的 CartPole-v0 环境上进行训练和测试。在训练过程中,会输出每个 episode 的平均奖励和最后一个 episode 的奖励。

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