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策略类型 定义 优势 劣势
Nash均衡策略 每个玩家都不能通过单方面改变策略来提高收益。 稳定,保证收益不降低。 可能不总是最优收益,尤其在合作博弈中。
Maximin策略 最大化最小收益。 保守,适合不确定对手策略。 可能过于保守,导致收益不高。
Minimax策略 最小化最大损失。 稳定,适合零和博弈。 与Maximin一致,收益可能不高。
混合策略 随机选择纯策略的概率分布。 难以预测,适合应对对手的随机策略。 计算复杂,可能难以实施。
演化策略 根据经验和对手行为调整策略。 动态调整,适应性强。 需要较多的历史数据和计算,适应时间可能较长。
模仿策略 模仿成功的对手策略。 简单直接,适合重复博弈。 依赖于对手的成功策略,可能不适合所有情况。
随机策略 每个选择都有相同概率。 简单,难以预测。 长期收益可能不高,尤其在确定性博弈中。
心理策略 利用心理战术影响对手决策。 在特定博弈中有效,特别是带有信息不对称的博弈。 需要对对手有良好的理解,可能误判对手心理。
对抗性学习 使用机器学习来识别和利用对手策略。 随时间学习和改进,适应性强。 计算复杂,需大量数据,初始阶段可能表现不佳。
决策树和博弈树分析 系统分析博弈的可能结果和收益。 系统性强,适合复杂博弈。 计算复杂,可能难以实施,特别是博弈树较大时。
对称策略 假设对手采取与自己相同的策略。 简化分析和决策过程,适合对称博弈。 不适合对手策略显著不同的情况。

虽然Nash均衡策略在理论上是最佳选择,但在实际博弈中,玩家可能会根据具体情况选择不同的策略。选择合适的策略应考虑博弈的结构、对手的行为模式以及游戏的重复性等因素。每种策略都有其优劣,合理的策略选择能帮助玩家在不同情境下获得更好的结果。

while not is_terminal(state): action = select_action(state) # 使用当前策略选择动作 next_state, reward = take_action(state, action) episode.append((state, action, reward)) state = next_state # 计算折扣累积回报 G = 0 for state, action, reward in reversed(episode): G = reward + discount_factor * G samples.append((state, action, G)) # 神经网络训练 train_neural_network(samples) # 策略更新 update_policy() # 检查收敛条件 if check_convergence(): break

对抗性遗憾最小化(CFR)

# 初始化策略和遗憾值
initialize_strategy_and_regret()
for iteration in range(num_iterations):
    # 策略更新
    update_strategy()
    # 策略模拟
    for game in range(num_games):
        play_game_and_update_regret()
    # 检查收敛条件
    if check_convergence():
        break

6. 总结

深度蒙特卡洛(DMC)和对抗性遗憾最小化(CFR)各自有其独特的优势和应用场景:

while not is_terminal(state): action = select_action(state) # 使用当前策略选择动作 next_state, reward = take_action(state, action) episode.append((state, action, reward)) state = next_state # 计算折扣累积回报 G = 0 for state, action, reward in reversed(episode): G = reward + discount_factor * G samples.append((state, action, G)) # 神经网络训练 train_neural_network(samples) # 策略更新 update_policy() # 检查收敛条件 if check_convergence(): break

深度蒙特卡洛树搜索(MCTS)

class Node:
    def __init__(self, state):
        self.state = state
        self.children = []
        self.visits = 0
        self.value = 0
def select(node):
    # 使用UCT算法选择子节点
    best_child = max(node.children, key=lambda child: child.value / child.visits + math.sqrt(2 * math.log(node.visits) / child.visits))
    return best_child
def expand(node):
    # 扩展节点,生成子节点
    for action in possible_actions(node.state):
        new_state = take_action(node.state, action)
        node.children.append(Node(new_state))
def simulate(node):
    # 从节点进行随机模拟,返回回报
    current_state = node.state
    while not is_terminal(current_state):
        action = random.choice(possible_actions(current_state))
        current_state, reward = take_action(current_state, action)
    return reward
def backpropagate(node, reward):
    # 将模拟结果反向传播更新节点值
    while node is not None:
        node.visits += 1
        node.value += reward
        node = node.parent
root = Node(initial_state)
for iteration in range(num_iterations):
    leaf = select(root)
    expand(leaf)
    reward = simulate(leaf)
    backpropagate(leaf, reward)
# 选择最优策略
best_action = max(root.children, key=lambda child: child.visits).action

7. 总结

深度蒙特卡洛(DMC)和深度蒙特卡洛树搜索(MCTS)在处理复杂决策问题和博弈问题方面各有优势:

算法类别 算法名称 On-policy / Off-policy 优点 缺点
策略梯度方法 REINFORCE On-policy 简单直接 样本效率低,高方差
近端策略优化 PPO On-policy 收敛稳定,易于实现 样本利用率低
信赖域策略优化 TRPO On-policy 提高稳定性 计算复杂,样本需求大
深度Q网络 DQN Off-policy 样本利用率高,训练稳定 不适用于连续动作空间
深度确定性策略梯度 DDPG Off-policy 适用于连续动作空间 对超参数敏感,训练不稳定
软演员-评论家 SAC Off-policy 样本利用率高,训练稳定 计算复杂度高
双重深度Q网络 DDQN Off-policy 减少过估计问题 连续动作空间表现不佳
异策略演员评论家 A2C/A3C 混合 结合优点,可并行化 复杂度高,调参困难
离散策略梯度 DPG 混合 适用于离散动作空间 复杂度高
分层强化学习 Options Framework 混合 处理复杂任务,长期依赖性 设计复杂,训练时间长
遗传算法 GA for RL 混合 无需梯度信息,多峰优化 计算成本高,收敛慢

选择具体的强化学习算法时,需要根据问题的特性、计算资源和具体需求做出决策。例如,PPO 因其稳定性和易用性常被广泛使用,而 DQN 和 SAC 在高效利用样本和处理连续动作空间方面表现出色。对于复杂任务,分层强化学习和遗传算法提供了不同的解决思路。

特性 CFR DMC
应用领域 不完全信息博弈(如扑克) 高维状态空间的序列决策问题(强化学习)
理论保证 强(逐步收敛到纳什均衡) 较弱(依赖于蒙特卡罗估计和神经网络训练)
计算复杂度 高(大量反事实遗憾计算) 中等(深度神经网络训练)
样本效率 较低 较高
内存需求 高(存储大量反事实遗憾和策略信息) 中等(存储神经网络参数)
多玩家支持 强(可扩展到多玩家博弈) 较弱(需要特殊处理)
适用性 适用于复杂博弈和多玩家环境 适用于高维状态空间的强化学习任务
收敛性 强(逐步减少反事实遗憾) 依赖于蒙特卡罗估计和神经网络,可能不稳定
超参数敏感性 较低(主要关注遗憾最小化) 高(需要调整多个超参数)