ddpg代码 dqn代码

时间: 2023-09-12 15:03:48 浏览: 54
DDPG(Deep Deterministic Policy Gradient)代码实现: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torch.nn.functional as F import numpy as np import random from collections import deque class ReplayBuffer: def __init__(self, buffer_size): self.buffer_size = buffer_size self.buffer = deque(maxlen=buffer_size) def push(self, state, action, reward, next_state, done): experience = (state, action, np.array([reward]), next_state, done) self.buffer.append(experience) def sample(self, batch_size): state_batch = [] action_batch = [] reward_batch = [] next_state_batch = [] done_batch = [] batch = random.sample(self.buffer, batch_size) for experience in batch: state, action, reward, next_state, done = experience state_batch.append(state) action_batch.append(action) reward_batch.append(reward) next_state_batch.append(next_state) done_batch.append(done) return (state_batch, action_batch, reward_batch, next_state_batch, done_batch) def __len__(self): return len(self.buffer) class Actor(nn.Module): def __init__(self, state_dim, action_dim, max_action): super(Actor, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_dim, 256) self.fc2 = nn.Linear(256, 256) self.fc3 = nn.Linear(256, action_dim) self.max_action = max_action def forward(self, x): x = F.relu(self.fc1(x)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.max_action * torch.tanh(self.fc3(x)) return x class Critic(nn.Module): def __init__(self, state_dim, action_dim): super(Critic, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_dim + action_dim, 256) self.fc2 = nn.Linear(256, 256) self.fc3 = nn.Linear(256, 1) def forward(self, state, action): x = torch.cat([state, action], dim=1) x = F.relu(self.fc1(x)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x class DDPG: 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 = 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 = optim.Adam(self.critic.parameters(), lr=1e-3) self.buffer = ReplayBuffer(buffer_size) self.state_dim = state_dim self.action_dim = action_dim self.max_action = max_action def select_action(self, state): state = torch.FloatTensor(state.reshape(1, -1)).to(device) action = self.actor(state).cpu().data.numpy().flatten() return action def train(self, batch_size, gamma, tau): state_batch, action_batch, reward_batch, next_state_batch, done_batch = self.buffer.sample(batch_size) state_batch = torch.FloatTensor(state_batch).to(device) action_batch = torch.FloatTensor(action_batch).to(device) reward_batch = torch.FloatTensor(reward_batch).to(device) next_state_batch = torch.FloatTensor(next_state_batch).to(device) done_batch = torch.FloatTensor(done_batch).to(device) next_action_batch = self.actor_target(next_state_batch) next_q_value = self.critic_target(next_state_batch, next_action_batch) q_value = self.critic(state_batch, action_batch) target_q_value = reward_batch + (1 - done_batch) * gamma * next_q_value critic_loss = F.mse_loss(q_value, target_q_value.detach()) self.critic_optimizer.zero_grad() critic_loss.backward() self.critic_optimizer.step() actor_loss = -self.critic(state_batch, self.actor(state_batch)).mean() self.actor_optimizer.zero_grad() actor_loss.backward() self.actor_optimizer.step() 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) 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) device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") ddpg = DDPG(state_dim=4, action_dim=1, max_action=1) batch_size = 128 gamma = 0.99 tau = 0.001 buffer_size = 100000 max_episodes = 1000 max_steps = 1000 for episode in range(max_episodes): state = env.reset() episode_reward = 0 for step in range(max_steps): action = ddpg.select_action(state) next_state, reward, done, _ = env.step(action) ddpg.buffer.push(state, action, reward, next_state, done) if len(ddpg.buffer) > batch_size: ddpg.train(batch_size, gamma, tau) state = next_state episode_reward += reward if done: break print(f"Episode {episode+1} : Episode Reward {episode_reward:.2f}") ``` DQN(Deep Q-Network)代码实现: ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import torch.nn.functional as F import numpy as np import random from collections import deque class ReplayBuffer: def __init__(self, buffer_size): self.buffer_size = buffer_size self.buffer = deque(maxlen=buffer_size) def push(self, state, action, reward, next_state, done): experience = (state, action, np.array([reward]), next_state, done) self.buffer.append(experience) def sample(self, batch_size): state_batch = [] action_batch = [] reward_batch = [] next_state_batch = [] done_batch = [] batch = random.sample(self.buffer, batch_size) for experience in batch: state, action, reward, next_state, done = experience state_batch.append(state) action_batch.append(action) reward_batch.append(reward) next_state_batch.append(next_state) done_batch.append(done) return (state_batch, action_batch, reward_batch, next_state_batch, done_batch) def __len__(self): return len(self.buffer) class DQN(nn.Module): def __init__(self, state_dim, action_dim): super(DQN, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_dim, 128) self.fc2 = nn.Linear(128, 64) self.fc3 = nn.Linear(64, action_dim) def forward(self, x): x = F.relu(self.fc1(x)) x = F.relu(self.fc2(x)) x = self.fc3(x) return x class DQNAgent: def __init__(self, state_dim, action_dim): self.q_network = DQN(state_dim, action_dim).to(device) self.target_network = DQN(state_dim, action_dim).to(device) self.target_network.load_state_dict(self.q_network.state_dict()) self.optimizer = optim.Adam(self.q_network.parameters(), lr=1e-3) self.buffer = ReplayBuffer(buffer_size) self.state_dim = state_dim self.action_dim = action_dim def select_action(self, state, eps): if random.random() < eps: action = np.random.uniform(-1, 1, size=self.action_dim) else: state = torch.FloatTensor(state).unsqueeze(0).to(device) q_values = self.q_network(state) action = q_values.argmax().cpu().numpy() return action def train(self, batch_size, gamma): state_batch, action_batch, reward_batch, next_state_batch, done_batch = self.buffer.sample(batch_size) state_batch = torch.FloatTensor(state_batch).to(device) action_batch = torch.LongTensor(action_batch).unsqueeze(-1).to(device) reward_batch = torch.FloatTensor(reward_batch).to(device) next_state_batch = torch.FloatTensor(next_state_batch).to(device) done_batch = torch.FloatTensor(done_batch).to(device) q_values = self.q_network(state_batch).gather(-1, action_batch) next_q_values = self.target_network(next_state_batch).max(-1)[0].detach() target_q_values = reward_batch + gamma * next_q_values * (1 - done_batch) loss = F.mse_loss(q_values, target_q_values.unsqueeze(-1)) self.optimizer.zero_grad() loss.backward() self.optimizer.step() for param, target_param in zip(self.q_network.parameters(), self.target_network.parameters()): target_param.data.copy_(param.data) device = torch.device("cuda" if torch.cuda.is_available() else "cpu") dqn_agent = DQNAgent(state_dim=4, action_dim=2) buffer_size = 10000 batch_size = 128 gamma = 0.99 max_episodes = 1000 max_steps = 1000 eps_start = 1.0 eps_end = 0.01 eps_decay = 0.995 for episode in range(max_episodes): state = env.reset() episode_reward = 0 eps = eps_end + (eps_start - eps_end) * np.exp(-episode / 200) for step in range(max_steps): action = dqn_agent.select_action(state, eps) next_state, reward, done, _ = env.step(action) dqn_agent.buffer.push(state, action, reward, next_state, done) if len(dqn_agent.buffer) > batch_size: dqn_agent.train(batch_size, gamma) state = next_state episode_reward += reward if done: break print(f"Episode {episode+1} : Episode Reward {episode_reward:.2f}") ``` 以上两份代码都是使用 PyTorch 实现的。

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