使用python 写一个DQN 强化学习 的程序

时间: 2024-02-14 13:08:54 浏览: 124
好的,下面是一个基本的DQN强化学习的程序,使用Python和PyTorch实现: 首先,我们需要导入所需的库和模块: ```python import random import numpy as np import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import gym ``` 接下来,我们定义一个神经网络类,用于表示Q值函数: ```python class QNetwork(nn.Module): def __init__(self, input_dim, output_dim): super(QNetwork, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(input_dim, 64) self.fc2 = nn.Linear(64, 64) self.fc3 = nn.Linear(64, output_dim) def forward(self, state): x = torch.relu(self.fc1(state)) x = torch.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x ``` 然后,我们定义一个DQN类,用于实现DQN算法: ```python class DQNAgent: def __init__(self, env): self.env = env self.obs_dim = env.observation_space.shape[0] self.action_dim = env.action_space.n self.q_net = QNetwork(self.obs_dim, self.action_dim) self.target_q_net = QNetwork(self.obs_dim, self.action_dim) self.target_q_net.load_state_dict(self.q_net.state_dict()) self.optimizer = optim.Adam(self.q_net.parameters(), lr=0.001) self.gamma = 0.99 self.epsilon = 1.0 self.epsilon_decay = 0.995 self.min_epsilon = 0.01 self.batch_size = 32 self.replay_buffer = [] self.replay_buffer_max_size = 10000 def act(self, state): if np.random.rand() < self.epsilon: return self.env.action_space.sample() state = torch.tensor(state, dtype=torch.float32) q_values = self.q_net(state) return q_values.argmax().item() def update_replay_buffer(self, state, action, reward, next_state, done): self.replay_buffer.append((state, action, reward, next_state, done)) if len(self.replay_buffer) > self.replay_buffer_max_size: self.replay_buffer.pop(0) def sample_from_replay_buffer(self): samples = random.sample(self.replay_buffer, self.batch_size) state, action, reward, next_state, done = map(np.array, zip(*samples)) return state, action, reward, next_state, done def update_q_net(self): state, action, reward, next_state, done = self.sample_from_replay_buffer() state = torch.tensor(state, dtype=torch.float32) action = torch.tensor(action, dtype=torch.long).unsqueeze(1) reward = torch.tensor(reward, dtype=torch.float32).unsqueeze(1) next_state = torch.tensor(next_state, dtype=torch.float32) done = torch.tensor(done, dtype=torch.float32).unsqueeze(1) q_values = self.q_net(state).gather(1, action) next_q_values = self.target_q_net(next_state).max(1)[0].unsqueeze(1) target_q_values = reward + (1 - done) * self.gamma * next_q_values loss = nn.functional.smooth_l1_loss(q_values, target_q_values.detach()) self.optimizer.zero_grad() loss.backward() self.optimizer.step() def update_target_q_net(self): self.target_q_net.load_state_dict(self.q_net.state_dict()) def train(self, num_episodes): for i in range(num_episodes): state = self.env.reset() episode_reward = 0 done = False while not done: action = self.act(state) next_state, reward, done, _ = self.env.step(action) episode_reward += reward self.update_replay_buffer(state, action, reward, next_state, done) state = next_state if len(self.replay_buffer) >= self.batch_size: self.update_q_net() if len(self.replay_buffer) % 100 == 0: self.update_target_q_net() self.epsilon = max(self.epsilon * self.epsilon_decay, self.min_epsilon) print(f"Episode {i + 1}: Reward = {episode_reward}") ``` 最后,我们可以使用上述DQNAgent类来训练我们的模型: ```python env = gym.make("CartPole-v1") agent = DQNAgent(env) agent.train(num_episodes=1000) ``` 上述代码将创建一个CartPole-v1环境,并使用DQN算法进行训练,共进行1000个Episode的训练。
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