网上搜寻到的代码,亲测比较好用,分享如下。

  1. import gym
  2. import time
  3.  
  4. env = gym.make('CartPole-v0') # 获得游戏环境
  5. observation = env.reset() # 复位游戏环境,新一局游戏开始
  6. print ('新一局游戏 初始观测 = {}'.format(observation))
  7. for t in range(200):
  8. env.render()
  9. action = env.action_space.sample() # 随机选择动作
  10. print ('{}: 动作 = {}'.format(t, action))
  11. observation, reward, done, info = env.step(action) # 执行行为
  12. print ('{}: 观测 = {}, 本步得分 = {}, 结束指示 = {}, 其他信息 = {}'.format(
  13. t, observation, reward, done, info))
  14. if done:
  15. break
  16. time.sleep(1)#可加可不加,有的话就可以看到图
  17.  
  18. env.close()

以下给出多个回合的代码:

  1. import gym
  2. env = gym.make('CartPole-v0')
  3. n_episode = 20
  4. for i_episode in range(n_episode):
  5. observation = env.reset()
  6. episode_reward = 0
  7. while True:
  8. # env.render()
  9. action = env.action_space.sample() # 随机选
  10. observation, reward, done, _ = env.step(action)
  11. episode_reward += reward
  12. state = observation
  13. if done:
  14. break
  15. print ('第{}局得分 = {}'.format(i_episode, episode_reward))
  16. env.close()

这次的多回合游戏并没有加入绘图,需要绘图的话可以将  env.render() 加入。

构建一个完整的   DQN  网络, 代码如下:

  1. #encoding:UTF-8
  2.  
  3. #Cart Pole Environment
  4. import gym
  5. env = gym.make('CartPole-v0')
  6.  
  7. #搭建 DQN
  8. import torch.nn as nn
  9. model = nn.Sequential(
  10. nn.Linear(env.observation_space.shape[0], 128),
  11. nn.ReLU(),
  12. nn.Linear(128, 128),
  13. nn.ReLU(),
  14. nn.Linear(128, env.action_space.n)
  15. )
  16.  
  17. import random
  18. def act(model, state, epsilon):
  19. if random.random() > epsilon: # 选最大的
  20. state = torch.FloatTensor(state).unsqueeze(0)
  21. q_value = model.forward(state)
  22. action = q_value.max(1)[1].item()
  23. else: # 随便选
  24. action = random.randrange(env.action_space.n)
  25. return action
  26.  
  27. #训练
  28. # epsilon值不断下降
  29. import math
  30. def calc_epsilon(t, epsilon_start=1.0,
  31. epsilon_final=0.01, epsilon_decay=500):
  32. epsilon = epsilon_final + (epsilon_start - epsilon_final) \
  33. * math.exp(-1. * t / epsilon_decay)
  34. return epsilon
  35.  
  36. # 最近历史缓存
  37. import numpy as np
  38. from collections import deque
  39.  
  40. batch_size = 32
  41.  
  42. class ReplayBuffer(object):
  43. def __init__(self, capacity):
  44. self.buffer = deque(maxlen=capacity)
  45.  
  46. def push(self, state, action, reward, next_state, done):
  47. state = np.expand_dims(state, 0)
  48. next_state = np.expand_dims(next_state, 0)
  49. self.buffer.append((state, action, reward, next_state, done))
  50.  
  51. def sample(self, batch_size):
  52. state, action, reward, next_state, done = zip( \
  53. *random.sample(self.buffer, batch_size))
  54. concat_state = np.concatenate(state)
  55. concat_next_state = np.concatenate(next_state)
  56. return concat_state, action, reward, concat_next_state, done
  57.  
  58. def __len__(self):
  59. return len(self.buffer)
  60.  
  61. replay_buffer = ReplayBuffer(1000)
  62.  
  63. import torch.optim
  64. optimizer = torch.optim.Adam(model.parameters())
  65.  
  66. gamma = 0.99
  67.  
  68. episode_rewards = [] # 各局得分,用来判断训练是否完成
  69. t = 0 # 训练步数,用于计算epsilon
  70.  
  71. while True:
  72.  
  73. # 开始新的一局
  74. state = env.reset()
  75. episode_reward = 0
  76.  
  77. while True:
  78. epsilon = calc_epsilon(t)
  79. action = act(model, state, epsilon)
  80. next_state, reward, done, _ = env.step(action)
  81. replay_buffer.push(state, action, reward, next_state, done)
  82.  
  83. state = next_state
  84. episode_reward += reward
  85.  
  86. if len(replay_buffer) > batch_size:
  87.  
  88. # 计算时间差分误差
  89. sample_state, sample_action, sample_reward, sample_next_state, \
  90. sample_done = replay_buffer.sample(batch_size)
  91.  
  92. sample_state = torch.tensor(sample_state, dtype=torch.float32)
  93. sample_action = torch.tensor(sample_action, dtype=torch.int64)
  94. sample_reward = torch.tensor(sample_reward, dtype=torch.float32)
  95. sample_next_state = torch.tensor(sample_next_state,
  96. dtype=torch.float32)
  97. sample_done = torch.tensor(sample_done, dtype=torch.float32)
  98.  
  99. next_qs = model(sample_next_state)
  100. next_q, _ = next_qs.max(1)
  101. expected_q = sample_reward + gamma * next_q * (1 - sample_done)
  102.  
  103. qs = model(sample_state)
  104. q = qs.gather(1, sample_action.unsqueeze(1)).squeeze(1)
  105.  
  106. td_error = expected_q - q
  107.  
  108. # 计算 MSE 损失
  109. loss = td_error.pow(2).mean()
  110.  
  111. # 根据损失改进网络
  112. optimizer.zero_grad()
  113. loss.backward()
  114. optimizer.step()
  115.  
  116. t += 1
  117.  
  118. if done: # 本局结束
  119. i_episode = len(episode_rewards)
  120. print ('第{}局收益 = {}'.format(i_episode, episode_reward))
  121. episode_rewards.append(episode_reward)
  122. break
  123.  
  124. if len(episode_rewards) > 20 and np.mean(episode_rewards[-20:]) > 195:
  125. break # 训练结束
  126.  
  127. #使用 (固定 ϵ 的值为0)
  128. n_episode = 20
  129. for i_episode in range(n_episode):
  130. observation = env.reset()
  131. episode_reward = 0
  132. while True:
  133. # env.render()
  134. action = act(model, observation, 0)
  135. observation, reward, done, _ = env.step(action)
  136. episode_reward += reward
  137. state = observation
  138. if done:
  139. break
  140. print ('第{}局得分 = {}'.format(i_episode, episode_reward))

训练过程:

测试过程:

以上代码来自:

该书阅读后个人感觉非常好,照比市面上的同类pytorch书籍相比该书虽然略显深奥,但是各方面的讲解脉络十分的清晰,在同类书籍中首推,而且全书所有代码都可以跑通,十分的难得。

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