DQN的pytorch代码

时间: 2023-06-26 10:07:35 浏览: 46
以下是基于PyTorch实现的DQN代码,用于训练和测试Atari游戏: ```python import random import numpy as np import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torchvision.transforms as T from collections import deque import gym # 定义超参数 BUFFER_SIZE = 10000 # 经验回放缓存区大小 BATCH_SIZE = 32 # 批次大小 GAMMA = 0.99 # 折扣因子 EPS_START = 1.0 # 贪心策略初始值 EPS_END = 0.01 # 贪心策略最终值 EPS_DECAY = 1000000 # 贪心策略衰减率 TARGET_UPDATE = 1000 # 目标网络更新频率 # 实现经验回放缓存区 class ReplayBuffer(object): def __init__(self, capacity): self.buffer = deque(maxlen=capacity) def push(self, state, action, reward, next_state, done): self.buffer.append((state, action, reward, next_state, done)) def sample(self, batch_size): state, action, reward, next_state, done = zip(*random.sample(self.buffer, batch_size)) return state, action, reward, next_state, done def __len__(self): return len(self.buffer) # 实现DQN模型 class DQN(nn.Module): def __init__(self, h, w, outputs): super(DQN, self).__init__() self.conv1 = nn.Conv2d(3, 16, kernel_size=5, stride=2) self.bn1 = nn.BatchNorm2d(16) self.conv2 = nn.Conv2d(16, 32, kernel_size=5, stride=2) self.bn2 = nn.BatchNorm2d(32) self.conv3 = nn.Conv2d(32, 32, kernel_size=5, stride=2) self.bn3 = nn.BatchNorm2d(32) # 线性层输入数量的计算 def conv2d_size_out(size, kernel_size=5, stride=2): return (size - (kernel_size - 1) - 1) // stride + 1 convw = conv2d_size_out(conv2d_size_out(conv2d_size_out(w))) convh = conv2d_size_out(conv2d_size_out(conv2d_size_out(h))) linear_input_size = convw * convh * 32 self.head = nn.Linear(linear_input_size, outputs) def forward(self, x): x = x/255.0 x = nn.functional.relu(self.bn1(self.conv1(x))) x = nn.functional.relu(self.bn2(self.conv2(x))) x = nn.functional.relu(self.bn3(self.conv3(x))) return self.head(x.view(x.size(0), -1)) # 实现Agent class Agent: def __init__(self, env): self.env = env self.device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") self.policy_net = DQN(env.observation_space.shape[1], env.observation_space.shape[2], env.action_space.n).to(self.device) self.target_net = DQN(env.observation_space.shape[1], env.observation_space.shape[2], env.action_space.n).to(self.device) self.target_net.load_state_dict(self.policy_net.state_dict()) self.target_net.eval() self.optimizer = optim.RMSprop(self.policy_net.parameters()) self.memory = ReplayBuffer(BUFFER_SIZE) self.steps_done = 0 def select_action(self, state): eps_threshold = EPS_END + (EPS_START - EPS_END) * np.exp(-1. * self.steps_done / EPS_DECAY) self.steps_done += 1 if random.random() > eps_threshold: with torch.no_grad(): return self.policy_net(state.to(self.device)).max(1)[1].view(1, 1) else: return torch.tensor([[random.randrange(self.env.action_space.n)]], device=self.device, dtype=torch.long) def optimize_model(self): if len(self.memory) < BATCH_SIZE: return state, action, reward, next_state, done = self.memory.sample(BATCH_SIZE) state_batch = torch.cat(state).to(self.device) action_batch = torch.cat(action).to(self.device) reward_batch = torch.cat(reward).to(self.device) next_state_batch = torch.cat(next_state).to(self.device) done_batch = torch.cat(done).to(self.device) state_action_values = self.policy_net(state_batch).gather(1, action_batch) next_state_values = torch.zeros(BATCH_SIZE, device=self.device) next_state_values[~done_batch] = self.target_net(next_state_batch[~done_batch]).max(1)[0].detach() expected_state_action_values = (next_state_values * GAMMA) + reward_batch loss = nn.functional.smooth_l1_loss(state_action_values, expected_state_action_values.unsqueeze(1)) self.optimizer.zero_grad() loss.backward() for param in self.policy_net.parameters(): param.grad.data.clamp_(-1, 1) self.optimizer.step() def train(self, num_episodes): for i_episode in range(num_episodes): state = self.env.reset() for t in range(10000): action = self.select_action(torch.FloatTensor(state).unsqueeze(0)) next_state, reward, done, _ = self.env.step(action.item()) reward = torch.tensor([reward], device=self.device) self.memory.push(torch.FloatTensor(state).unsqueeze(0), action, reward, torch.FloatTensor(next_state).unsqueeze(0), torch.tensor([done], device=self.device)) state = next_state self.optimize_model() if t % TARGET_UPDATE == 0: self.target_net.load_state_dict(self.policy_net.state_dict()) if done: break print('Episode: {} steps: {}'.format(i_episode, t)) def test(self): state = self.env.reset() for t in range(10000): action = self.policy_net(torch.FloatTensor(state).unsqueeze(0).to(self.device)).max(1)[1].view(1, 1) next_state, reward, done, _ = self.env.step(action.item()) state = next_state self.env.render() if done: break self.env.close() # 运行训练和测试 if __name__ == '__main__': env = gym.make('Pong-v0') env = env.unwrapped agent = Agent(env) agent.train(num_episodes=100) agent.test() ``` 这是一个简单的DQN实现,您可以根据需要进行修改、扩展和优化。

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好的,根据上面的目标函数,我们可以推导出其对应的梯度向量函数,如下所示: def gradient(x, y, beta): """ Compute gradient of the logistic regression loss function :param beta: model parameter vector :param x: feature matrix :param y: label vector :return: gradient vector """ n = x.shape[0] pred = 1 /
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