强化学习环境创建

本文介绍了如何通过Anaconda进行环境创建及管理,详细步骤包括从官网下载并安装Anaconda,然后利用AnacondaPrompt或Navigator创建环境。接着,展示了如何在环境中安装Tensorflow、Pytorch、Keras和OpenAI Gym,并提供了验证安装是否成功的代码片段。这是一个针对Python开发者,特别是深度学习爱好者的实用教程。

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Anaconda 安装

官网下载软件,直接安装。

环境创建

Method 1:利用Anaconda Prompt创建:
conda create --name reforcement_learning
conda activate reforcement_learning
Method 2:利用Anaconda navigator创建:
Environments-create-reforcement_learning

常用安装

利用Anaconda Prompt创建:
Tensorflow:
gpu:conda install -c anaconda tensorflow-gpu
cpu:conda install -c anaconda tensorflow
Pytorch:
gpu or cpu:conda install -c pytorch pytorch
Keras:
gpu:conda install -c anaconda keras-gpu
cpu:conda install -c anaconda keras
OpenAI gym:
pip install gym
pip install --no-index -f https://github.com/Kojoley/atari-py/releases atari_py

安装包的验证

1 Tensorflow,Pytorch,Keras
python -c “import tensorflow;print(tensorflow.version);”
python -c “import keras;print(keras.version);”
python -c “import torch;print(torch.version);”
2 OpenAI gym
import gym
env = gym.make(‘MountainCar-v0’)
for i_episode in range(20):
observation = env.reset()
for t in range(100):
env.render()
print(observation)
action = env.action_space.sample()
observation, reward, done, info = env.step(action)
if done:
print(“Episode finished after {} timesteps”.format(t+1))
break
env.close()

参考:https://zhuanlan.zhihu.com/p/87311019

### 关于强化学习环境创建与使用 #### 强化学习环境中数学模型的重要性 在构建强化学习环境时,数学模型和公式起着关键作用。这些模型不仅有助于精确描述环境的行为,也为算法的具体实现提供了坚实的理论基础[^2]。 #### 构建强化学习环境的方法概述 为了有效创建一个强化学习环境,开发者通常会依赖特定编程语言的支持库来简化这一过程。对于Python而言,Gym库是一个广泛采用的选择,它能够方便地模拟各种不同的场景并支持多种类型的强化学习任务。通过定义状态空间、动作空间及其转换规则,可以建立起满足需求的虚拟世界,从而让智能体在这个受控环境下进行训练和发展[^1]。 #### 实际案例分析——基于DQN算法的应用示例 一段具体的代码片段展示了利用深度Q网络(DQN)算法开发的一个机器人控制系统原型,该系统旨在完成经典的MountainCar挑战赛目标。此例子中详细介绍了从环境设置到Agent对象的设计思路,再到整个系统的运行机制;特别是强调了Agent内部结构中的几个核心要素:神经网络架构设计、经验重播机制引入、探索策略制定以及具体的学习流程安排等方面的内容[^4]。 ```python import gym from collections import deque import random import torch import numpy as np class DQNAgent: def __init__(self, state_size, action_size): self.state_size = state_size self.action_size = action_size self.memory = deque(maxlen=2000) self.gamma = 0.95 # discount rate self.epsilon = 1.0 # exploration rate self.epsilon_min = 0.01 self.epsilon_decay = 0.995 self.learning_rate = 0.001 self.model = self._build_model() def _build_model(self): model = torch.nn.Sequential( torch.nn.Linear(self.state_size, 24), torch.nn.ReLU(), torch.nn.Linear(24, 24), torch.nn.ReLU(), torch.nn.Linear(24, self.action_size) ) return model def remember(self, state, action, reward, next_state, done): self.memory.append((state, action, reward, next_state, done)) def act(self, state): if np.random.rand() <= self.epsilon: return random.randrange(self.action_size) with torch.no_grad(): act_values = self.model(torch.tensor(state).float()) return torch.argmax(act_values[0]).item() def replay(self, batch_size): minibatch = random.sample(self.memory, batch_size) for state, action, reward, next_state, done in minibatch: target = reward if not done: with torch.no_grad(): target = (reward + self.gamma * torch.max(self.model(torch.tensor(next_state).float())[0])) target_f = self.model(torch.tensor(state).float()).clone().detach().numpy() target_f[action] = target self.model.fit(torch.tensor(state).float(), torch.tensor(target_f), epochs=1, verbose=0) if __name__ == "__main__": env = gym.make('MountainCar-v0') state_size = env.observation_space.shape[0] action_size = env.action_space.n agent = DQNAgent(state_size, action_size) episodes = 1000 time_steps_per_episode = 200 for e in range(episodes): state = env.reset() for t in range(time_steps_per_episode): action = agent.act(state) next_state, reward, done, info = env.step(action) agent.remember(state, action, reward, next_state, done) state = next_state if done or t >= time_steps_per_episode - 1: print(f"episode: {e}/{episodes}, score: {t}") break if len(agent.memory) > batch_size: agent.replay(batch_size=batch_size) ```
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