【强化学习】深入浅出强化学习--机器人找金币

news2024/11/22 20:45:28

文章目录

  • Grid_mdp.py
    • 定义和初始化
    • 从环境状态构建观测值
    • Reset
    • Step
    • Rendering
    • Close
  • 注册环境
    • 参考文章


Grid_mdp.py

定义和初始化

首先自定义环境,自定义的环境将继承gym.env环境。在初始化的时候,可以指定环境支持的渲染模式(例如human,rgb_array,ansi)以及渲染环境的帧速率。当没有初始化的时候都有默认的渲染模式,在Grid World中将支持rgb_arrayhuman模式,并以4FPS的速度渲染。

环境的__init__方法将接受整数大小,它决定了方形网格的大小。同时将设置一些用于渲染的变量,并定义self.observation_spaceself.action_space

在我们代码中,观测值应该提供有关代理和目标在二维网格上的位置的信息。将选择以字典的形式表示观察结果,并带有键“代理”和“目标”。观察结果可能看起来像 {“agent”: array([1, 0]), “target”: array([0, 3])}。由于我们的环境中有 4 个动作(“右”、“上”、“左”、“下”),将使用 Disparte(4) 作为动作空间。以下是GridWorldEnv的声明和__init__的实施:

import gym
from gym import spaces
import pygame
import numpy as np


class GridEnv(gym.Env):
    metadata = {"render_modes": ["human", "rgb_array"], "render_fps": 4}

    def __init__(self, render_mode=None, size=5):
        self.size = size  # The size of the square grid
        self.window_size = 512  # The size of the PyGame window

        # Observations are dictionaries with the agent's and the target's location.
        # Each location is encoded as an element of {0, ..., `size`}^2, i.e. MultiDiscrete([size, size]).
        self.observation_space = spaces.Dict(
            {
                "agent": spaces.Box(0, size - 1, shape=(2,), dtype=int),
                "target": spaces.Box(0, size - 1, shape=(2,), dtype=int),
            }
        )

        # We have 4 actions, corresponding to "right", "up", "left", "down", "right"
        self.action_space = spaces.Discrete(4)

        """
        The following dictionary maps abstract actions from `self.action_space` to 
        the direction we will walk in if that action is taken.
        I.e. 0 corresponds to "right", 1 to "up" etc.
        """
        self._action_to_direction = {
            0: np.array([1, 0]),
            1: np.array([0, 1]),
            2: np.array([-1, 0]),
            3: np.array([0, -1]),
        }

        assert render_mode is None or render_mode in self.metadata["render_modes"]
        self.render_mode = render_mode

        """
        If human-rendering is used, `self.window` will be a reference
        to the window that we draw to. `self.clock` will be a clock that is used
        to ensure that the environment is rendered at the correct framerate in
        human-mode. They will remain `None` until human-mode is used for the
        first time.
        """
        self.window = None
        self.clock = None

从环境状态构建观测值

我们需要在resetstep中计算观测值,因此通常可以方便地使用_get_obs私有方法将环境状态转化为观测值:

def _get_obs(self):
        return {"agent": self._agent_location, "target": self._target_location}

对于逐步返回并重置的辅助信息,机器人找金币例子中,提供agent和target之间的曼哈顿距离:

def _get_info(self):
        return {"distance": np.linalg.norm(self._agent_location - self._target_location, ord=1)}

通常,信息还将包含一些仅在步骤方法中可用的数据(例如个人奖励条款)。在这种情况下,我们将不得不更新 _get_info 按步骤返回的字典。


Reset

每次使用reset的方法来启动新的episode,每当发出完成信号是,都应该调用reset。可以传递seed进行重置,以将环境使用的任何随机数生成器初始化为确定性状态。在机器人找金币实例中,我们随机选择agent的位置和随机抽样的target位置,直到它与agent的位置不一致。

  def reset(self, seed=None, options=None):
        # We need the following line to seed self.np_random
        super().reset(seed=seed)

        # Choose the agent's location uniformly at random
        self._agent_location = self.np_random.integers(0, self.size, size=2, dtype=int)

        # We will sample the target's location randomly until it does not coincide with the agent's location
        self._target_location = self._agent_location
        while np.array_equal(self._target_location, self._agent_location):
            self._target_location = self.np_random.integers(
                0, self.size, size=2, dtype=int
            )

        observation = self._get_obs()
        info = self._get_info()

        if self.render_mode == "human":
            self._render_frame()

        return observation, info

Step

step方法通常包括环境的大部分逻辑。它接受一个操作,在应用该操作后计算环境的状态,并返回四元组(观察、奖励、完成、信息)。一旦计算了环境的新状态,就可以检查它是否是最终状态,并相应地设置完成。由于在GridWorld中使用稀疏二进制,因此一旦知道完成,计算奖励就变得微不足道。为收集观察和信息,再次利用_get_obs_get_info

 def step(self, action):
        # Map the action (element of {0,1,2,3}) to the direction we walk in
        direction = self._action_to_direction[action]
        # We use `np.clip` to make sure we don't leave the grid
        self._agent_location = np.clip(
            self._agent_location + direction, 0, self.size - 1
        )
        # An episode is done iff the agent has reached the target
        terminated = np.array_equal(self._agent_location, self._target_location)
        reward = 1 if terminated else 0  # Binary sparse rewards
        observation = self._get_obs()
        info = self._get_info()

        if self.render_mode == "human":
            self._render_frame()

        return observation, reward, terminated, False, info

Rendering

在这里,我们使用 PyGame 进行渲染。在 Gym 附带的许多环境中都使用了类似的渲染方法:

def render(self):
        if self.render_mode == "rgb_array":
            return self._render_frame()

    def _render_frame(self):
        if self.window is None and self.render_mode == "human":
            pygame.init()
            pygame.display.init()
            self.window = pygame.display.set_mode((self.window_size, self.window_size))
        if self.clock is None and self.render_mode == "human":
            self.clock = pygame.time.Clock()

        canvas = pygame.Surface((self.window_size, self.window_size))
        canvas.fill((255, 255, 255))
        pix_square_size = (
            self.window_size / self.size
        )  # The size of a single grid square in pixels

        # First we draw the target
        pygame.draw.rect(
            canvas,
            (255, 0, 0),
            pygame.Rect(
                pix_square_size * self._target_location,
                (pix_square_size, pix_square_size),
            ),
        )
        # Now we draw the agent
        pygame.draw.circle(
            canvas,
            (0, 0, 255),
            (self._agent_location + 0.5) * pix_square_size,
            pix_square_size / 3,
        )

        # Finally, add some gridlines
        for x in range(self.size + 1):
            pygame.draw.line(
                canvas,
                0,
                (0, pix_square_size * x),
                (self.window_size, pix_square_size * x),
                width=3,
            )
            pygame.draw.line(
                canvas,
                0,
                (pix_square_size * x, 0),
                (pix_square_size * x, self.window_size),
                width=3,
            )

        if self.render_mode == "human":
            # The following line copies our drawings from `canvas` to the visible window
            self.window.blit(canvas, canvas.get_rect())
            pygame.event.pump()
            pygame.display.update()

            # We need to ensure that human-rendering occurs at the predefined framerate.
            # The following line will automatically add a delay to keep the framerate stable.
            self.clock.tick(self.metadata["render_fps"])
        else:  # rgb_array
            return np.transpose(
                np.array(pygame.surfarray.pixels3d(canvas)), axes=(1, 0, 2)
            )

Close

close 方法应关闭环境使用的任何开放资源。在许多情况下,通常不需要额外使用该方法。但是,在我们的示例中,render_mode可能是“人类”,我们可能需要关闭已打开的窗口:

def close(self):
        if self.window is not None:
            pygame.display.quit()
            pygame.quit()

注册环境

  1. 将我们⾃⼰的环境⽂件(笔者创建的⽂件名为 grid_mdp.py)拷⻉到你的gym安装⽬录/gym/gym/envs/classic_control⽂件夹中(拷⻉在此⽂件夹中是因为要使⽤rendering模块。
  2. 打开该⽂件夹(第⼀步中的⽂件夹)下的__init__.py⽂件,在⽂件末尾加⼊语句:

from gym.envs.classic_control.grid_mdp import GridEnv

  1. 进⼊⽂件夹的gym安装⽬录/gym/gym/envs,打开该⽂件夹下
    __init__.py⽂件,添加代码:

register(
# gym.make(‘id’)时的id
id=“GridWorld-v0”,
# 函数路口
entry_point=“gym.envs.classic_control.grid_mdp:GridEnv”,
max_episode_steps=200,
reward_threshold=100.0,
)

  1. 用pycharm打开项目,解释器为安装gym环境的解释器。同时运行以下代码:
import gym

env = gym.make('GridWorld-v0', render_mode='human')
#env = gym.make('GridWorld-v0')
env.reset()
env.render()
for _ in range(1000):
    env.render()
    observation, reward, done, info, _ = env.step(env.action_space.sample())  # take a random action
    if done:
        env.reset()
env.close()
  1. 代码运行后出现如下结果:
    在这里插入图片描述

参考文章

https://www.gymlibrary.dev/content/environment_creation/

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/5179.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

项目实战 | YOLOv5 + Tesseract-OCR 实现车牌号文本识别

项目实战 | YOLOv5 Tesseract-OCR 实现车牌号文本识别 最近看到了各种各样的车牌识别,觉得挺有意思,自己也简单搞一个玩玩😼。 传统的图像处理算法我也不太会,就直接用深度学习的方法实现吧。 文章目录项目实战 | YOLOv5 Tesser…

docker基础篇——万字解读小鲸鱼

目录 前言 为什么会出现docker? 背景 docker理念 容器和虚拟机比较 容器发展简史 容器虚拟化技术 Why Docker docker的基本组成 镜像(image) 容器(container) 仓库(repository) 总结 第一个docker镜像——hello-world run干了什么 …

Spring Boot与Shiro实现权限管理04

1.实现用户管理 1.1 用户列表 首先创建dto,用于请求与响应数据的传输。在common包下创建dto包,在该包下创建UserDto.java类。 Data AllArgsConstructor NoArgsConstructor public class UserDto implements Serializable {private Integer id;private…

云原生|kubernetes|本地存储hostpath-provisioner部署以及无token密码方式登陆dashboard的部署

前言: kubernetes的存储类大家应该都知道,常用的有nfs-client-provisioner这样插件形式,其实还有一种本地存储类的插件,只是这个估计很冷门,生产上网络存储持久卷还是主流的,本文将介绍一种本地存储类插件…

Linux基本命令简单介绍

Linux基本命令前言ls命令pwd命令cd命令touch命令mkdirrmdir指令rm命令前言 本文主要简单介绍一下高频使用的Linux基本命令和一些比较快捷的热键; 废话不多说,直接进入主题!!! ls命令 语法: ls 选项目录…

OSPF高级配置——虚链路介绍与配置

作者简介:一名在校云计算网络运维学生、每天分享网络运维的学习经验、和学习笔记。 座右铭:低头赶路,敬事如仪 个人主页:网络豆的主页​​​​​​ 目录 前言 一.虚链路及其配置 1.虚链路概述 2.配置虚链路的规则及特点 …

进程的状态

目录前言一、运行态二、终止态三、阻塞态四、挂起态五、Linux中的其他进程状态1. R(running):运行态2. S(sleeping):睡眠状态3. D(disk sleeping):阻塞状态4. Z和X状态:死亡与僵尸5. T(Stopping):暂停状态6.t(tracing stopping):追踪暂停状态总结前言 在…

手把手教你实现红黑树

目录 一.红黑树介绍与优势 二.红黑树的特性 ①所有节点不是黑色就是红色 ②根节点为黑色 ③红色节点的左右孩子节点必须为黑色 ④每一条路径均含有相同的黑色节点数 ⑤叶子节点为黑色 三.红黑树实现原理 (一).插入节点颜色选择 (二…

web安全渗透之钓鱼网站提权

本实验实现1:要生成一个钓鱼网址链接,诱导用户点击,实验过程是让win7去点击这个钓鱼网站链接,则会自动打开一个文件共享服务器的文件夹,在这个文件夹里面会有两个文件,当用户分别点击执行后,则会…

【数据结构】单链表(不带头结点)基本操作详解——C语言实现

🚀 作者简介:一名在后端领域学习,并渴望能够学有所成的追梦人。 🐌 个人主页:蜗牛牛啊 🔥 系列专栏:🛹初出茅庐C语言、🛴数据结构 📕 学习格言:博…

Flink系列文档-(YY08)-Flink核心概念

1 核心概念 1.1 基础概念 用户通过算子api所开发的代码,会被flink任务提交客户端解析成jobGraph然后,jobGraph提交到集群JobManager,转化成ExecutionGraph(并行化后的执行图)然后,ExecutionGraph中的各个…

日志冲突怎么解决?slf4j和log4j的区别?看完这一篇,这些都是小意思啦

文章目录一.你的烦恼二.前置知识介绍三.说一说让你头大的各种日志依赖1.Slf4j的核心依赖2.log4j的jar包依赖3.slf4j对于log4j的桥接包的依赖4.log4j对于slf4j的逆转包四.再举一些常见小例子使用slf4j作为门面,log4j作为实现需要引入的依赖使用slf4j作为门面,logback作为实现需要…

[ Linux ] 重定向的再理解,以及文件系统的理解、inode和软硬链接

在上篇文章我们了解了Linux中文件描述符和重定向以及缓冲区的理解,本篇文章我们要对了解一下重定向的再理解、文件系统以及引出inode的意义和软硬链接。 目录 0.重定向 0.1标准输出 标准错误 为什么perror2后面跟了一个success 1.inode 1.1 inode理解 一个in…

一文吃透JavaScript中的DOM知识及用法

文章目录一、前言二、DOM框架三、认识DOM节点四、JS访问DOM1、获取节点2、改变 HTML3、改变 CSS4、检测节点类型5、操作节点间的父子及兄弟关系6、操作节点属性7、创建和操作节点五、快速投票一、前言 DOM:Document Object Model(文档对象模型&#xff0…

指针的进阶应用之双指针、三指针

在牛客网和leetcode等网站刷题的过程中,时常会遇到一些使用双指针和三指针解决问题的实例。今天,我来介绍这两种方法,相信你会对指针的应用会提高一个档次。 目录移除元素删除有序数组中的重复项合并两个有序数组在下面的讲解的过程中&#x…

初步认识系统调用

目录前言一、什么是进程?1、进程与程序的区别?2、什么是进程的控制块二、什么是系统调用?三、认识几个比较简单的系统调用接口1、查看进程2、获取进程的pid/ppid(1).getpid/getppid(2)getpid/getppid的使用3、创建进程的方法总结前言 之前我们…

Redis系列:Redis持久化机制与Redis事务

Redis 是个基于内存的数据库。那服务一旦宕机,内存中数据必将全部丢失。所以丢失数据的恢复对于 Redis 是十分重要的,我们首先想到是可以从数据库中恢复,但是在由 Redis 宕机时(说明相关工作正在运行)且数据量很大情况…

LeetCode刷题记录01

1704判断字符串的两半是否相似序题目我的思路我的代码提交结果其他解简述思路提交结果总结序 我的日常碎碎念:今天下班在看综艺,看到群里班长开了个会议,于是决定开始学习,他说今天的每日一题好简单,让我也去刷一下。嗯…

数组的定义与使用

文章目录数组的基本概念为什么要使用数组什么是数组数组的创建及初始化数组的创建数组的初始化数组的使用数组中元素的访问遍历数组数组是引用类型基本数据类型与引用类型变量的区别认识null数组的应用场景保存数据作为函数的参数参数传基本数据类型参数传数组类型作为函数的返…

TFN T6300A 网络综合测试仪 以太网数据 千兆以太网测试仪 OTDR E1 PRI V.35/V.24 光功率计一体机

一款功能强大、便携式、方便使用、价格便宜的高性价比手持式以太网测试仪是企业中网络管理和维护人员的刚需仪器。好的以太网测试仪可以帮助工作人员迅速解决网络不通、网速慢、丢包、延迟等问题。 当今以太网测试仪市场参差不齐,说的功能一个比一个强,…