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===Q-Learning 简介===
 
===Q-Learning 简介===
 
Q-Learning 是强化学习中一种经典且广泛应用的无模型(model-free)算法,属于基于值(value-based)的方法。其核心目标是通过学习一个动作价值函数(Q函数),指导智能体在不同状态下选择最优动作,以最大化长期累积奖励。
 
Q-Learning 是强化学习中一种经典且广泛应用的无模型(model-free)算法,属于基于值(value-based)的方法。其核心目标是通过学习一个动作价值函数(Q函数),指导智能体在不同状态下选择最优动作,以最大化长期累积奖励。
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举例老鼠在迷宫中寻找奶酪来理解Q-Learning :
 
举例老鼠在迷宫中寻找奶酪来理解Q-Learning :
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环境设定
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(1)环境设定
    
*'''智能体(Agent)''':一只老鼠,起始位置固定。
 
*'''智能体(Agent)''':一只老鼠,起始位置固定。
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**其他移动:0
 
**其他移动:0
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Q-Learning 学习过程
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(2)Q-Learning 学习过程
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老鼠通过不断尝试不同的路径,学习如何从起点移动到奶酪所在的位置,同时避免毒药。每次移动后,老鼠根据获得的奖励更新其对当前状态下各个动作的价值估计(即 Q 值)。随着学习的进行,老鼠逐渐形成一套策略,使其能够更快、更安全地找到奶酪。
 
老鼠通过不断尝试不同的路径,学习如何从起点移动到奶酪所在的位置,同时避免毒药。每次移动后,老鼠根据获得的奖励更新其对当前状态下各个动作的价值估计(即 Q 值)。随着学习的进行,老鼠逐渐形成一套策略,使其能够更快、更安全地找到奶酪。
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Q 值更新公式
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(3)Q 值更新公式
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Q-Learning 的核心在于通过以下公式更新 Q 值:
 
Q-Learning 的核心在于通过以下公式更新 Q 值:
 
[[文件:Q值更新公式.png|缩略图]]
 
[[文件:Q值更新公式.png|缩略图]]
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𝛾:折扣因子(0 ≤ 𝛾 < 1)
 
𝛾:折扣因子(0 ≤ 𝛾 < 1)
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策略选择:ε-贪婪策略
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(4)策略选择:ε-贪婪策略
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为了在探索新路径和利用已知最佳路径之间取得平衡,采用 ε-贪婪策略:
 
为了在探索新路径和利用已知最佳路径之间取得平衡,采用 ε-贪婪策略:
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随着训练的进行,逐渐减小 ε 的值,以减少探索,增加利用。
 
随着训练的进行,逐渐减小 ε 的值,以减少探索,增加利用。
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学习过程
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(5)学习过程
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以下是老鼠在迷宫中学习的简要过程:
 
以下是老鼠在迷宫中学习的简要过程:
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#'''初始化''':将所有状态-动作对的 Q 值初始化为 0。
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a'''初始化''':将所有状态-动作对的 Q 值初始化为 0。
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#'''选择动作''':根据 ε-贪婪策略选择一个动作。
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#'''执行动作''':老鼠移动到新的位置,获得相应的奖励。
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'''b选择动作''':根据 ε-贪婪策略选择一个动作。
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#'''更新 Q 值''':根据 Q 值更新公式,更新当前状态下该动作的 Q 值。
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#'''重复''':将新位置作为当前状态,重复步骤 2 至 4,直到达到终止条件(如找到奶酪或达到最大步数)。
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'''c执行动作''':老鼠移动到新的位置,获得相应的奖励。
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'''d更新 Q 值''':根据 Q 值更新公式,更新当前状态下该动作的 Q 值。
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'''e重复''':将新位置作为当前状态,重复步骤 2 至 4,直到达到终止条件(如找到奶酪或达到最大步数)。
    
通过多次迭代,老鼠能够学习到从起点到奶酪的最优路径,同时避免毒药。
 
通过多次迭代,老鼠能够学习到从起点到奶酪的最优路径,同时避免毒药。
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