使用R语言的`transition_states`函数创建动图

33 篇文章 ¥59.90 ¥99.00
本文介绍了如何在R语言中利用`transition_states`函数创建动图,展示数据变化过程。首先安装并加载所需包,然后使用示例数据集,通过分组变量城市展示温度变化。通过指定分组变量、过渡时间和状态持续时间,结合gganimate的其他函数,创建具有平滑过渡效果的动图。

使用R语言的transition_states函数创建动图

在R语言中,我们可以使用gganimate包中的transition_states函数来创建动图。transition_states函数可以根据分组变量逐步过渡,展示数据的变化过程。本文将介绍如何使用transition_states函数创建动图,并提供相应的源代码。

首先,我们需要安装并加载gganimate包。可以使用以下命令来完成安装:

install.packages("gganimate")

安装完成后,使用以下命令加载gganimate包:

library(gganimate)

接下来,我们将使用一个示例数据集来演示如何使用transition_states函数创建动图。假设我们有一个数据集包含了不同城市的温度数据,并且我们想要根据城市来创建动图,展示温度的变化。

首先,我们需要准备数据并创建一个基础的静态图。假设我们的数据集名为temperature_data,包含两列:city表示城市名,temperature表示温度。我们可以使用以下代码创建一个基础的静态图:


                
你提供的代码片段使用了类似 **MindSpore**(`ms` 应为 `mindspore`)的框架,从经验回放中提取数据,并计算当前策略下的 Q 值。现在你想知道:**如何基于这些张量对神经网络进行训练?** 下面我将为你完整补充一个标准的 **DQN 训练步骤**,包括目标 Q 值计算、损失函数定义、优化器更新等。 --- ### ✅ 完整的 DQN 神经网络训练流程(使用 MindSpore) ```python import mindspore as ms import mindspore.nn as nn from mindspore import Tensor import numpy as np # 假设你已经定义好 Q 网络和目标网络 class QNetwork(nn.Cell): def __init__(self, state_dim, action_dim): super(QNetwork, self).__init__() self.fc1 = nn.Dense(state_dim, 128) self.fc2 = nn.Dense(128, 128) self.fc3 = nn.Dense(128, action_dim) self.relu = nn.ReLU() def construct(self, x): x = self.relu(self.fc1(x)) x = self.relu(self.fc2(x)) return self.fc3(x) # 示例参数 state_dim = 4 action_dim = 2 gamma = 0.99 # 折扣因子 learning_rate = 1e-3 # 初始化网络(q_net: 当前网络, target_q_net: 目标网络) q_net = QNetwork(state_dim, action_dim) target_q_net = QNetwork(state_dim, action_dim) target_q_net.set_train(False) # 目标网络不训练 # 复制权重 for target_param, param in zip(target_q_net.get_parameters(), q_net.get_parameters()): target_param.set_data(param.data.clone()) # 定义损失函数和优化器 loss_fn = nn.MSELoss() optimizer = nn.Adam(q_net.trainable_params(), learning_rate=learning_rate) # 模拟 transition_dict 数据(实际来自 replay buffer) transition_dict = { 'states': np.random.randn(32, state_dim).astype(np.float32), 'actions': np.random.randint(0, action_dim, size=(32,)).astype(np.int32), 'next_states': np.random.randn(32, state_dim).astype(np.float32), 'rewards': np.random.randn(32,).astype(np.float32), 'terminateds': np.random.randint(0, 2, size=(32,)).astype(np.float32), 'truncateds': np.random.randint(0, 2, size=(32,)).astype(np.float32), } # 将数据转为 MindSpore Tensor 并移到设备(假设是 CPU/GPU) device = "GPU" if ms.context.get_context("device_target") == "GPU" else "CPU" states = Tensor(transition_dict['states'], dtype=ms.float32) actions = Tensor(transition_dict['actions'].reshape(-1, 1), dtype=ms.int32) next_states = Tensor(transition_dict['next_states'], dtype=ms.float32) rewards = Tensor(transition_dict['rewards'].reshape(-1, 1), dtype=ms.float32) terminateds = Tensor(transition_dict['terminateds'].reshape(-1, 1), dtype=ms.float32) truncateds = Tensor(transition_dict['truncateds'].reshape(-1, 1), dtype=ms.float32) # 合并 done 信号:terminated 或 truncated 都表示 episode 结束 dones = (terminateds + truncateds).clip(0, 1) # Step 1: 当前 Q 值 —— q_net(states).gather(actions) q_values = q_net(states).gather(1, actions) # shape: (32, 1) # Step 2: 下一状态的最大 Q 值 —— max_a' Q_target(next_state) max_next_q_values = target_q_net(next_states).max(axis=1, keepdims=True) # (32, 1) # Step 3: 构建目标 Q 值(Bellman 方程) q_targets = rewards + gamma * max_next_q_values * (1 - dones) # Step 4: 定义可微分的训练函数 def forward_fn(states, actions, q_targets): current_q_values = q_net(states).gather(1, actions) loss = loss_fn(current_q_values, q_targets) return loss # 获取梯度函数 grad_fn = ms.value_and_grad(forward_fn, None, optimizer.parameters) # 训练一步 def train_step(): loss, grads = grad_fn(states, actions, q_targets) optimizer(grads) return loss # 执行训练 loss = train_step() print(f"Training Loss: {float(loss):.4f}") # (可选)定期同步目标网络:每 C 步执行一次 # for target_param, param in zip(target_q_net.trainable_params(), q_net.trainable_params()): # target_param.set_data(param.data) ``` --- ### 🔍 解释说明 | 步骤 | 作用 | |------|------| | `q_net(states).gather(1, actions)` | 获取当前状态下采取作对应的 Q 值 | | `target_q_net(next_states).max(...)` | 使用目标网络评估下一状态的最佳 Q 值,避免过高估计 | | `rewards + gamma * ...` | 构造目标值,实现 Bellman 更新 | | `MSE Loss` | 最小化当前 Q 值与目标 Q 值之间的误差 | | `value_and_grad + optimizer` | MindSpore 中的标准训练模式 | > ⚠️ 注意: > - `gather` 在 MindSpore 中支持索引操作,但需确保 `actions` 是整数类型; > - 必须禁用 `target_q_net` 的梯度计算(`.set_train(False)`); > - 实际应用中应封装成类,并加入软更新(Polyak)、优先经验回放等改进。 --- ### ✅ 总结 你已经有了构建训练所需的所有张量。接下来要完成的是: 1. 构造目标 Q 值(使用目标网络); 2. 定义损失函数(如 MSE); 3. 使用 `mindspore.value_and_grad` 计算梯度; 4. 用优化器(如 Adam)更新 `q_net` 参数; 5. 定期更新 `target_q_net`。 这才是完整的神经网络训练闭环。 ---
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符  | 博主筛选后可见
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值