假设你是一个算法工程师,请用python写一段基于深度强化学习算法的多智能体区域覆盖代码

时间: 2023-12-03 09:42:52 浏览: 73
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人工智能多智能体强化学习VDN、QTRAN、QPLEX、QMIX算法python实现源码+相应模型.zip

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这是一个多智能体区域覆盖问题的基本解决方案,基于深度强化学习算法。 我们将使用 Python 和 PyTorch 框架来实现这个解决方案。 ```python import torch import torch.nn as nn import torch.optim as optim import numpy as np # 定义智能体类 class Agent(object): def __init__(self, id, state_size, action_size): self.id = id self.state_size = state_size self.action_size = action_size self.policy_network = PolicyNetwork(state_size, action_size) self.value_network = ValueNetwork(state_size) def act(self, state): state = torch.from_numpy(state).float().unsqueeze(0) # 通过策略网络选择行动 action_probs = self.policy_network.forward(state).detach().numpy()[0] action = np.random.choice(np.arange(self.action_size), p=action_probs) return action def learn(self, states, actions, rewards, next_states, dones, gamma): # 计算 TD 目标 td_targets = rewards + gamma * self.value_network.forward(next_states) * (1 - dones) td_targets = td_targets.detach().numpy() # 计算 TD 误差 values = self.value_network.forward(states) td_errors = td_targets - values.detach().numpy() # 计算策略梯度 action_probs = self.policy_network.forward(states) log_probs = torch.log(action_probs.gather(1, actions.unsqueeze(1))) policy_loss = -(log_probs * td_errors).mean() # 计算价值函数梯度 value_loss = nn.MSELoss()(values, td_targets) # 更新策略网络和价值网络 self.policy_network.optimizer.zero_grad() policy_loss.backward() self.policy_network.optimizer.step() self.value_network.optimizer.zero_grad() value_loss.backward() self.value_network.optimizer.step() # 定义策略网络类 class PolicyNetwork(nn.Module): def __init__(self, state_size, action_size): super(PolicyNetwork, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_size, 256) self.fc2 = nn.Linear(256, action_size) self.softmax = nn.Softmax(dim=1) self.optimizer = optim.Adam(self.parameters(), lr=0.001) def forward(self, x): x = torch.relu(self.fc1(x)) x = self.softmax(self.fc2(x)) return x # 定义价值网络类 class ValueNetwork(nn.Module): def __init__(self, state_size): super(ValueNetwork, self).__init__() self.fc1 = nn.Linear(state_size, 256) self.fc2 = nn.Linear(256, 1) self.optimizer = optim.Adam(self.parameters(), lr=0.001) def forward(self, x): x = torch.relu(self.fc1(x)) x = self.fc2(x) return x # 定义环境类 class Environment(): def __init__(self, num_agents, state_size, action_size): self.num_agents = num_agents self.state_size = state_size self.action_size = action_size self.agents = [Agent(i, state_size, action_size) for i in range(num_agents)] self.reset() def reset(self): self.states = np.zeros((self.num_agents, self.state_size)) self.dones = np.zeros(self.num_agents) def step(self, actions): rewards = np.zeros(self.num_agents) next_states = np.zeros((self.num_agents, self.state_size)) for i, agent in enumerate(self.agents): action = actions[i] next_state = np.random.normal(size=(self.state_size,)) reward = 1 done = 0 self.states[i] = next_state rewards[i] = reward next_states[i] = next_state self.dones[i] = done return self.states, rewards, next_states, self.dones def render(self): pass # 定义多智能体区域覆盖类 class MultiAgentCoverage(): def __init__(self, num_agents, state_size, action_size, gamma): self.env = Environment(num_agents, state_size, action_size) self.gamma = gamma def train(self, episodes): for episode in range(episodes): self.env.reset() states = self.env.states dones = self.env.dones while not np.any(dones): actions = [agent.act(states[i]) for i, agent in enumerate(self.env.agents)] next_states, rewards, _, dones = self.env.step(actions) for i, agent in enumerate(self.env.agents): agent.learn(states[i], actions[i], rewards[i], next_states[i], dones[i], self.gamma) states = next_states ``` 这是一个基本的多智能体区域覆盖问题的解决方案。请注意,我们只是实现了一个简单的环境,其中每个智能体都采取随机行动,并且每个智能体都获得相同的奖励。要使模型更适应实际环境,您需要根据您的要求进行更改。
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