Q-learning 思维决策
学习资料:
接着上节内容, 我们来实现 RL_brain 的 QLearningTable 部分, 这也是 RL 的大脑部分, 负责决策和思考.
代码主结构 ¶
与上回不一样的地方是, 我们将要以一个 class 形式定义 Q learning, 并把这种 tabular q learning 方法叫做 QLearningTable.
class QLearningTable:
# 初始化
def __init__(self, actions, learning_rate=0.01, reward_decay=0.9, e_greedy=0.9):
# 选行为
def choose_action(self, observation):
# 学习更新参数
def learn(self, s, a, r, s_):
# 检测 state 是否存在
def check_state_exist(self, state):
预设值 ¶
初始的参数意义不会在这里提及了, 请参考这个快速了解通道 机器学习系列-Q learning
import numpy as np
import pandas as pd
class QLearningTable:
def __init__(self, actions, learning_rate=0.01, reward_decay=0.9, e_greedy=0.9):
self.actions = actions # a list
self.lr = learning_rate # 学习率
self.gamma = reward_decay # 奖励衰减
self.epsilon = e_greedy # 贪婪度
self.q_table = pd.DataFrame(columns=self.actions, dtype=np.float64) # 初始 q_table
决定行为 ¶
这里是定义如何根据所在的 state, 或者是在这个 state 上的 观测值 (observation) 来决策.
def choose_action(self, observation):
self.check_state_exist(observation) # 检测本 state 是否在 q_table 中存在(见后面标题内容)
# 选择 action
if np.random.uniform() < self.epsilon: # 选择 Q value 最高的 action
state_action = self.q_table.loc[observation, :]
# 同一个 state, 可能会有多个相同的 Q action value, 所以我们乱序一下
state_action = state_action.reindex(np.random.permutation(state_action.index))
action = state_action.argmax()
else: # 随机选择 action
action = np.random.choice(self.actions)
return action
学习 ¶
同上一个简单的 q learning 例子一样,
我们根据是否是 terminal state (回合终止符) 来判断应该如何更行 q_table. 更新的方式是不是很熟悉呢:
update = self.lr * (q_target - q_predict)
这可以理解成神经网络中的更新方式, 学习率 * (真实值 - 预测值). 将判断误差传递回去, 有着和神经网络更新的异曲同工之处.
def learn(self, s, a, r, s_):
self.check_state_exist(s_) # 检测 q_table 中是否存在 s_ (见后面标题内容)
q_predict = self.q_table.loc[s, a]
if s_ != 'terminal':
q_target = r + self.gamma * self.q_table.loc[s_, :].max() # 下个 state 不是 终止符
else:
q_target = r # 下个 state 是终止符
self.q_table.loc[s, a] += self.lr * (q_target - q_predict) # 更新对应的 state-action 值
检测 state 是否存在 ¶
这个功能就是检测 q_table 中有没有当前 state 的步骤了, 如果还没有当前 state, 那我我们就插入一组全 0 数据, 当做这个 state 的所有 action 初始 values.
def check_state_exist(self, state):
if state not in self.q_table.index:
# append new state to q table
self.q_table = self.q_table.append(
pd.Series(
[0]*len(self.actions),
index=self.q_table.columns,
name=state,
)
)
如果想一次性看到全部代码, 请去我的 Github
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