Continuación del artículo anterior: análisis del código fuente del entorno FrozenLake (escena) en OpenAI Gym (6)
Para el último paso crítico en el código de rutina del artículo anterior:
new_state, reward, done, truncated, info = env.step(action)Se llevó a cabo una depuración de seguimiento. Finalmente llegó a la función de paso en el archivo gym/envs/toy_text/frozen_lake.py. Para facilitar la comprensión, se publica nuevamente el código fuente de la función:
def step(self, a):
transitions = self.P[self.s][a]
i = categorical_sample([t[0] for t in transitions], self.np_random)
p, s, r, t = transitions[i]
self.s = s
self.lastaction = a
if self.render_mode == "human":
self.render()
return (int(s), r, t, False, {"prob": p})
Este artículo lleva a cabo una depuración de seguimiento y un análisis detallado de esta función.
Aún siguiendo la ruta de depuración anterior, continúe con el seguimiento de la depuración paso a paso:
-> result = env.step(action)
(Pdb) s
--Call--
> /home/penghao/.local/lib/python3.11/site-packages/gym/envs/toy_text/frozen_lake.py(244)step()
-> def step(self, a):
(Pdb) n
> /home/penghao/.local/lib/python3.11/site-packages/gym/envs/toy_text/frozen_lake.py(245)step()
-> transitions = self.P[self.s][a]
(Pdb)
Eche un vistazo a los valores de self.s, a y self.p imprimiendo:
> /home/penghao/.local/lib/python3.11/site-packages/gym/envs/toy_text/frozen_lake.py(245)step()
-> transitions = self.P[self.s][a]
(Pdb) p self.s
0
(Pdb) p a
1
(Pdb) p self.P
{0: {0: [(0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False)]}, 1: {0: [(0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True)], 1: [(0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False)]}, 2: {0: [(0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 6, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 6, 0.0, False), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 6, 0.0, False), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False)]}, 3: {0: [(0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 7, 0.0, True)], 1: [(0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 7, 0.0, True), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 7, 0.0, True), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False)]}, 4: {0: [(0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True)], 2: [(0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False)]}, 5: {0: [(1.0, 5, 0, True)], 1: [(1.0, 5, 0, True)], 2: [(1.0, 5, 0, True)], 3: [(1.0, 5, 0, True)]}, 6: {0: [(0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 7, 0.0, True)], 2: [(0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 7, 0.0, True), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 7, 0.0, True), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True)]}, 7: {0: [(1.0, 7, 0, True)], 1: [(1.0, 7, 0, True)], 2: [(1.0, 7, 0, True)], 3: [(1.0, 7, 0, True)]}, 8: {0: [(0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 12, 0.0, True)], 1: [(0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 12, 0.0, True), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 12, 0.0, True), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False)]}, 9: {0: [(0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True)], 3: [(0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False)]}, 10: {0: [(0.3333333333333333, 6, 0.0, False), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 11, 0.0, True)], 2: [(0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 11, 0.0, True), (0.3333333333333333, 6, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 11, 0.0, True), (0.3333333333333333, 6, 0.0, False), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False)]}, 11: {0: [(1.0, 11, 0, True)], 1: [(1.0, 11, 0, True)], 2: [(1.0, 11, 0, True)], 3: [(1.0, 11, 0, True)]}, 12: {0: [(1.0, 12, 0, True)], 1: [(1.0, 12, 0, True)], 2: [(1.0, 12, 0, True)], 3: [(1.0, 12, 0, True)]}, 13: {0: [(0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 12, 0.0, True), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 12, 0.0, True), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 12, 0.0, True)]}, 14: {0: [(0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 15, 1.0, True)], 2: [(0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 15, 1.0, True), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 15, 1.0, True), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False)]}, 15: {0: [(1.0, 15, 0, True)], 1: [(1.0, 15, 0, True)], 2: [(1.0, 15, 0, True)], 3: [(1.0, 15, 0, True)]}}
(Pdb)
Aquí nos enfocamos en uno mismo.P. self.p está definido en el constructor de la clase FrozenLakeEnv(Env) en frozen_lake.py, el código es el siguiente:
def __init__(
self,
render_mode: Optional[str] = None,
desc=None,
map_name="4x4",
is_slippery=True,
):
if desc is None and map_name is None:
desc = generate_random_map()
elif desc is None:
desc = MAPS[map_name]
self.desc = desc = np.asarray(desc, dtype="c")
self.nrow, self.ncol = nrow, ncol = desc.shape
self.reward_range = (0, 1)
nA = 4
nS = nrow * ncol
self.initial_state_distrib = np.array(desc == b"S").astype("float64").ravel()
self.initial_state_distrib /= self.initial_state_distrib.sum()
self.P = {s: {a: [] for a in range(nA)} for s in range(nS)}
……Entre ellos, nA = 4, que representa las cuatro acciones de arriba, abajo, izquierda y derecha; nS = nrow * ncol representa el estado, es decir, todo el espacio (bidimensional).
Aquí nrow*ncol es 4*4, por lo que el valor real de self.P es como el anterior:
self.P = {s: {a: [] for a in range(nA)} for s in range(nS)p self.P
{0: {0: [(0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False)]}, 1: {0: [(0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True)], 1: [(0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False)]}, 2: {0: [(0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 6, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 1, 0.0, False), (0.3333333333333333, 6, 0.0, False), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 6, 0.0, False), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 1, 0.0, False)]}, 3: {0: [(0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 7, 0.0, True)], 1: [(0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 7, 0.0, True), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 7, 0.0, True), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 3, 0.0, False), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False)]}, 4: {0: [(0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True)], 2: [(0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 0, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False)]}, 5: {0: [(1.0, 5, 0, True)], 1: [(1.0, 5, 0, True)], 2: [(1.0, 5, 0, True)], 3: [(1.0, 5, 0, True)]}, 6: {0: [(0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 7, 0.0, True)], 2: [(0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 7, 0.0, True), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 7, 0.0, True), (0.3333333333333333, 2, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True)]}, 7: {0: [(1.0, 7, 0, True)], 1: [(1.0, 7, 0, True)], 2: [(1.0, 7, 0, True)], 3: [(1.0, 7, 0, True)]}, 8: {0: [(0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 12, 0.0, True)], 1: [(0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 12, 0.0, True), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 12, 0.0, True), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 4, 0.0, False), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False)]}, 9: {0: [(0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 8, 0.0, False), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True)], 3: [(0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 5, 0.0, True), (0.3333333333333333, 8, 0.0, False)]}, 10: {0: [(0.3333333333333333, 6, 0.0, False), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 11, 0.0, True)], 2: [(0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 11, 0.0, True), (0.3333333333333333, 6, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 11, 0.0, True), (0.3333333333333333, 6, 0.0, False), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False)]}, 11: {0: [(1.0, 11, 0, True)], 1: [(1.0, 11, 0, True)], 2: [(1.0, 11, 0, True)], 3: [(1.0, 11, 0, True)]}, 12: {0: [(1.0, 12, 0, True)], 1: [(1.0, 12, 0, True)], 2: [(1.0, 12, 0, True)], 3: [(1.0, 12, 0, True)]}, 13: {0: [(0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 12, 0.0, True), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 12, 0.0, True), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False)], 2: [(0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 9, 0.0, False), (0.3333333333333333, 12, 0.0, True)]}, 14: {0: [(0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False)], 1: [(0.3333333333333333, 13, 0.0, False), (0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 15, 1.0, True)], 2: [(0.3333333333333333, 14, 0.0, False), (0.3333333333333333, 15, 1.0, True), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False)], 3: [(0.3333333333333333, 15, 1.0, True), (0.3333333333333333, 10, 0.0, False), (0.3333333333333333, 13, 0.0, False)]}, 15: {0: [(1.0, 15, 0, True)], 1: [(1.0, 15, 0, True)], 2: [(1.0, 15, 0, True)], 3: [(1.0, 15, 0, True)]}}
(Pdb) El valor de cada elemento representa p, s, r, t en las siguientes transiciones p, s, r, t = [i] respectivamente.
Parece que no es fácil dar un paso más y analizar el código fuente directamente.
La función categorical_sample está en gym/envs/toy_text/utils.py, (ya que este archivo es simple, así que todo) el código es el siguiente:
import numpy as np
def categorical_sample(prob_n, np_random: np.random.Generator):
"""Sample from categorical distribution where each row specifies class probabilities."""
prob_n = np.asarray(prob_n)
csprob_n = np.cumsum(prob_n)
return np.argmax(csprob_n > np_random.random())