feat: 添加强化学习项目报告及重构课程作业报告代码结构
- 新增强化学习个人项目报告,包含基于PyTorch从零实现的PPO算法 - 重构课程作业报告代码结构,提取运行时路径管理和notebook执行逻辑到独立模块 - 更新依赖文件requirements.txt,添加强化学习相关依赖 - 简化模型比较结果表格,仅保留基线逻辑回归模型数据
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,136 @@
|
||||
# PPO + CarRacing-v3 任务进度追踪
|
||||
|
||||
> 生成时间:2026/04/30
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 作业要求
|
||||
|
||||
用 Python 从零实现 PPO 算法,在 CarRacing-v3 环境训练智能体,提交:
|
||||
- 技术报告(≤3000 词,英文)PDF
|
||||
- 源代码 + 训练模型 zip 文件
|
||||
- 截止:04/May/2026 23:59
|
||||
- **禁止使用**:Stable-Baselines 等 RL 专用库
|
||||
- **允许使用**:TensorBoard、PyTorch、Gymnasium
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 一、已完成 ✅
|
||||
|
||||
| 步骤 | 内容 | 文件 |
|
||||
|------|------|------|
|
||||
| ✅ 项目结构 | src/ 目录、requirements.txt、README.md | [requirements.txt](requirements.txt)、[README.md](README.md) |
|
||||
| ✅ 策略/价值网络 | Actor(高斯策略输出 μ, σ)+ Critic 实现,CNN 结构 | [src/network.py](src/network.py) |
|
||||
| ✅ Rollout Buffer | 轨迹存储 + GAE 优势估计 + 返回值计算 | [src/replay_buffer.py](src/replay_buffer.py) |
|
||||
| ✅ PPO Trainer | PPO 更新(clip 目标函数 + 熵正则 + 价值损失) | [src/trainer.py](src/trainer.py) |
|
||||
| ✅ 环境预处理 | 灰度化 + Resize(84×84) + 帧堆叠(4帧) Wrapper | [src/utils.py](src/utils.py) |
|
||||
| ✅ 评估脚本 | 渲染测试 + 多回合平均分数评估 | [src/evaluate.py](src/evaluate.py) |
|
||||
| ✅ 训练入口 | 主训练循环、TensorBoard 记录、模型保存 | [train.py](train.py) |
|
||||
|
||||
**核心算法实现要点**:
|
||||
- 策略网络:3 层 CNN + FC(512) → μ, σ(高斯策略,tanh 激活)
|
||||
- 价值网络:3 层 CNN + FC(512) → V(s)
|
||||
- GAE:λ=0.95,优势归一化
|
||||
- PPO clip:ε=0.2,4 epoch 更新,mini-batch 64
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 二、待完成 ⬜
|
||||
|
||||
| 步骤 | 内容 | 优先级 |
|
||||
|------|------|--------|
|
||||
| ⬜ 安装依赖 | `uv pip install --system -r requirements.txt` | **高** |
|
||||
| ⬜ 环境测试 | 短时间(~10000步)验证代码能跑通 | **高** |
|
||||
| ⬜ 完整训练 | 运行 500k+ 步,预计 5-8 小时(后台) | **高(耗时)** |
|
||||
| ⬜ 生成图表 | 从 TensorBoard 提取数据,用 matplotlib 绘图 | 中 |
|
||||
| ⬜ 撰写报告 | 英文技术报告(≤3000 词),LaTeX 排版 | 中 |
|
||||
| ⬜ 编译 PDF | XeLaTeX 编译生成 CW1_1234560.pdf | 中 |
|
||||
| ⬜ 打包 zip | 源代码 + 模型打包 CW1_1234560.zip | 低 |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 三、文件结构
|
||||
|
||||
```
|
||||
强化学习个人项目报告/
|
||||
├── src/
|
||||
│ ├── __init__.py
|
||||
│ ├── network.py # Actor + Critic CNN 网络
|
||||
│ ├── replay_buffer.py # Rollout buffer + GAE
|
||||
│ ├── trainer.py # PPO 更新逻辑
|
||||
│ ├── utils.py # 环境预处理 wrappers
|
||||
│ └── evaluate.py # 评估脚本
|
||||
├── train.py # 主训练入口
|
||||
├── requirements.txt
|
||||
├── README.md
|
||||
└── TASK_PROGRESS.md # 本文档
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 四、超参数配置
|
||||
|
||||
| 参数 | 值 |
|
||||
|------|-----|
|
||||
| Learning rate | 3e-4 |
|
||||
| Gamma | 0.99 |
|
||||
| GAE lambda | 0.95 |
|
||||
| Clip epsilon | 0.2 |
|
||||
| PPO epochs | 4 |
|
||||
| Mini-batch size | 64 |
|
||||
| Rollout steps | 2048 |
|
||||
| Entropy coefficient | 0.01 |
|
||||
| Value coefficient | 0.5 |
|
||||
| Max gradient norm | 0.5 |
|
||||
| State shape | (84, 84, 4) |
|
||||
| Action dim | 3(连续:steer, gas, brake) |
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 五、下一步行动
|
||||
|
||||
### 立即执行
|
||||
```bash
|
||||
# 1. 安装依赖
|
||||
uv pip install --system -r requirements.txt
|
||||
|
||||
# 2. 验证代码能跑(短测试)
|
||||
python train.py --steps 10000
|
||||
|
||||
# 3. 开始正式训练(后台运行,预计 5-8 小时)
|
||||
python train.py --steps 500000
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 训练完成后
|
||||
```bash
|
||||
# TensorBoard 可视化
|
||||
tensorboard --logdir logs/tensorboard
|
||||
|
||||
# 评估模型
|
||||
python src/evaluate.py --model models/ppo_carracing_final.pt --episodes 10
|
||||
```
|
||||
|
||||
### 报告撰写后
|
||||
```bash
|
||||
# 编译 PDF
|
||||
cd tex && xelatex CW1_1234560.tex
|
||||
```
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 六、报告结构(≤3000 词)
|
||||
|
||||
1. **Introduction** — RL 背景、CarRacing-v3 任务、状态/动作/奖励空间定义
|
||||
2. **Methodology** — PPO 数学公式、clip 机制、GAE 优势估计
|
||||
3. **Implementation Details** — 网络结构、训练流程、超参数、问题与解决
|
||||
4. **Results and Analysis** — 训练曲线图、评估结果、与 SB3 基线对比
|
||||
5. **Conclusion** — PPO 敏感性、actor-critic 有效性总结
|
||||
|
||||
---
|
||||
|
||||
## 七、提交清单
|
||||
|
||||
- [ ] `CW1_1234560.pdf` — 技术报告(封面 + ≤3000 词)
|
||||
- [ ] `CW1_1234560.zip` — 源代码 + 训练好的模型 .pt 文件
|
||||
- [ ] 所有代码使用英文注释
|
||||
- [ ] 图表坐标轴和图例使用英文
|
||||
Reference in New Issue
Block a user