前言
在前端领域中,机器学习被广泛应用于各种场景,如推荐算法、文本分类、聚类等。针对这些场景,我们需要使用各种不同的机器学习算法。本文将介绍一种用于强化学习算法的 npm 包 tabular-sarsa,包括使用教程和示例代码,帮助有志于学习强化学习算法的前端工程师快速上手。
tabular-sarsa 是什么?
tabular-sarsa 是一个用于价值迭代的 JavaScript 库,它实现了经典的 tabular-sarsa 算法。它是一种基于 Q-learning 的强化学习算法,用于处理离散状态和动作的强化学习问题,具有简单易懂、易扩展等特点。在构建强化学习场景时,tabular-sarsa 库很方便,设计简洁、易于使用。
安装
安装 tabular-sarsa 库很简单,只需在终端中输入以下命令即可:
npm install tabular-sarsa
使用
tabular-sarsa 提供的 API 包括:sarsa.learn
,sarsa.get_action
,sarsa.get_value
。
sarsa.learn
sarsa.learn
方法用于基于 tabular-sarsa 算法进行学习。它的参数有:
state
:状态;action
:动作;reward
:奖励;next_state
:下一个状态;next_action
:下一个动作;alpha
:学习速率;gamma
:折扣因子。
该方法的返回值是修改后的 Q 表,可以在 Q 表中查看每个状态和行动对应的值。
示例代码:
import { Sarsa } from 'tabular-sarsa'; const sarsa = new Sarsa(); const Q = sarsa.learn(state, action, reward, next_state, next_action, alpha, gamma);
sarsa.get_action
sarsa.get_action
方法用于获取在当前状态采取的动作。它的参数有:
state
:状态。
该方法的返回值是在当前状态采取的动作。
示例代码:
import { Sarsa } from 'tabular-sarsa'; const sarsa = new Sarsa(); const action = sarsa.get_action(state);
sarsa.get_value
sarsa.get_value
方法用于获取当前状态的价值。它的参数有:
state
:状态。
该方法的返回值是当前状态的价值。
示例代码:
import { Sarsa } from 'tabular-sarsa'; const sarsa = new Sarsa(); const value = sarsa.get_value(state);
示例
接下来,我们将使用 tabular-sarsa 库来训练一个简单的强化学习场景,即从左侧向右侧寻找宝藏。在这个场景中,机器人需要在一个迷宫中找到宝藏,从左侧通过迷宫到达右侧,获得奖励,并不断优化策略,以找到更多的宝藏。
初始化环境
首先,我们需要在 JavaScript 中用一个数组来表示迷宫。其中,0 表示可以通过的路径,1 表示墙,2 表示宝藏。
示例代码:
const maze = [ [0, 0, 0, 1], [0, 1, 0, 2], [0, 1, 1, 0], [0, 0, 2, 0] ];
初始化 tabular-sarsa
其次,我们需要初始化 tabular-sarsa,并为机器人设置状态和行动。
- 状态:机器人在数组中的横纵坐标;
- 行动:移动到四个方向中的一个。
示例代码:
-- -------------------- ---- ------- ----- ---- - ------------ ----- ---- - --------------- ----- ----- - --- -------- --- ---- --- - -- --- - ----- ------ - --- ---- --- - -- --- - ----- ------ - --------------------- -- -- ---- --------------------- ------ - -
训练机器人
接下来,我们将训练机器人,让它在迷宫中找到尽可能多的宝藏。
- 奖励:机器人到达宝藏会获得 50 分奖励,到达空地获得 0 分奖励,撞到墙或离开迷宫会获得 -10 分奖励。
示例代码:
-- -------------------- ---- ------- ----- -------- - ----- ----- ----- - ---- ----- ----- - ---- --- ---- - - -- - - --------- ---- - --- ----- - --- --- --- ------ - ------------------------ --- ------ - -- ----- ------------------------- --- -- - --- ---------- - ----- --- ----------- - ----- -- ------- --- -- - -- - ---------- - --------- - -- ---------- - ---- -- ------- --- -- - -- - ---------- - ---------- -------- - --- - ---- -- ------- --- -- - -- - ---------- - --------- - -- ---------- - ---- - -- - ---------- - ---------- -------- - --- - -- -------------- - - -- ------------- -- ---- -- ------------- - - -- ------------- -- ---- -- ---------------------------------- --- -- - -- -------- ------ - ---- ---------- - ------ ---------------------------- ----------- - ----------------------------- - ---- -- ----------------------------------- --- -- - -- ---- ------ - --- ----------- - -- - ---- - -- -- ------ - -- ----------- - ----------------------------- - --- - - ------------------ ------- ------- ----------- ------------ ------ ------- ----- - ----------- ------ - ------------ - -
测试结果
最后,我们可以测试机器人是否能在迷宫中找到宝藏。
示例代码:
-- -------------------- ---- ------- --- ----- - --- --- ------------------- ----- ------------------------- --- -- - --- ------ - ------------------------ -- ------- --- -- - -- - ----- - --------- - -- ---------- - ---- -- ------- --- -- - -- - ----- - ---------- -------- - --- - ---- -- ------- --- -- - -- - ----- - --------- - -- ---------- - ---- - -- - ----- - ---------- -------- - --- - ------------------- - ------------------ --- ------------
总结
tabular-sarsa是一种方便、简单、易于实现的强化学习算法。通过本文的介绍和示例,你可以了解到如何使用 tabular-sarsa 库来构建强化学习场景。如果你希望深入学习机器学习和强化学习,推荐阅读其他优秀的教程和论文,逐步提高自己的技术水平。
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