强化学习(五)——Sarse和Q-learning

前言

  • Sarse和Q-learning: 类属于时序差分方法,因此就不难理解,两者对价值函数的更新公式中,都是先对当前时刻的收获 G ( t ) G(t) 进行了近似。既然是时序差分方法的大家庭,那两种方法也都是无模型的强化学习,即agent对环境的状态转移概率是未知的,需要与环境互动,生成样本。其中,Sarse是时序差分在线控制算法,Q-learning是时序差分离线控制算法。
  • 离线算法和在线算法:在线和离线,指的是policy上的在线和离线,即off-policy和on-policy。分类的依据是生成样本的policy和学习使用的policy是否是一样的。一样的就认为是在线算法,不一样就认为是离线算法。Sarse生成样本和学习都是使用e-贪婪策略,但是Q-learning生成样本使用e-贪婪策略,学习策略(估计Q函数)使用的是贪婪策略。这在算法中可以看出。

Sarse

参看Sarse博文
作者实现代码

  • 单步Sarse:一开始所有状态动作价值初始化为0。首先,利用e-贪婪算法根据当前状态选取当前动作,执行后得到新状态和奖励,再根据新状态继续使用e-贪婪算法选取新动作,随后更新状态动作价值函数,并以新状态和新动作替换当前的状态和动作。以此迭代直到状态动作价值函数收敛。
  • 多步Sarse:参看多步Sarse, 从伪代码看,Sarse和时序差分方法主要区别是,时序差分方法更新的是状态价值函数,Sarse更新的是动作状态价值函数。但是两者多步的实现算法基本一致,过程中都需要存储 <当前状态,当前动作,下一个状态,下一个动作>。累计到一定阈值后,利用该存储去更新价值函数。

Q-learning

参看博文Q-learning

  • Q-learning:首先,利用e-贪婪算法根据当前状态选取当前动作,执行后得到新状态和奖励,根据新状态使用贪婪算法选取新动作,根据新动作的价值函数来更新当前动作价值。以新状态替换当前状态。以此迭代直到动作价值函数收敛。
  • 实现代码也与Sarse仅有较小的区别,此处不再说明。

两者的区别和联系

  • 从算法实现来看,Sarse至始至终都是一种选择动作的方法:e-贪婪算法。然而Q-learning执行动作的选取是用e-贪婪算法,更新Q函数用贪婪算法得到的新动作价值。这也就是为什么,我们说,Q-Learning直接学习的是最优策略,而SARSA在学习最优策略的同时还在做探索。
  • 这两种方法,都意味着在求解过程需要对一张的动作状态价值表进行更新存储。当动作状态非常多,甚至是连续情况,那么这两种方法都不再适用。下一节学习如何用神经网络来进行Q-learning。
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