Mathesis Wiki

Diese Seite ist nicht editierbar. Sie können den Quelltext sehen, jedoch nicht verändern. Kontaktieren Sie den Administrator, wenn Sie glauben, dass hier ein Fehler vorliegt.
**Selbstlernender Gegner**

**VierGewinnt**
**Tic Tac Toe**

**Überblick**

Wir, Ben und Gohjan haben uns mit dem Thema auseinadergesetzt, wie man einer künstlichen Intelligenz Spiele beibringen kann. Dafür haben wir uns für Vier gewinnt entschieden, da Vier gewinnt ein relativ simples Spielprinzip hat, aber durch z.B. Zwickmühlen trotzdem ziemlich komlex ist und so der Computer auch viel zu lernen hat. Dafür haben wir uns zuerst mit Tic Tac Toe beschäftigt, da dies ein vergleichbares Spielprinzip hat, aber wesentlich weniger mögliche Zustände hat und so einfacher zu erlernen ist.

**Code**

[[pagename|Tic Tac Toe]]
[[pagename|Vier gewinnt]]

**Dokumentation**

[[pagename|Dokumentation]]



**Hinweise von Stefan Born**
Für das Spiel fällt mir zweierlei ein:

Tic-Tac-Toe hat einen so kleinen Zustandsraum, dass man das Spiel 'lösen', also mit einem Backtracking-Algorithmus einen optimalen Zug finden kann.  So ähnlich kann man es noch bis etwa zur Größe von 'Mühle' machen, dann geht das nicht mehr.

Für komplexere Spiele wird man so etwas wie 'deep Q-Learning' brauchen. einige Quellen u.a. das Buch von Sutton und Barto über Reinforcemen Learning, dass die grundlegenden Ideen von Reinforcement Learning
gut erklärt.

**Protokoll für den 21.11.2019**

Wir haben uns mit einem Backtracking-Algorithmus auseinander gesetzt und teilweise versucht ihn anzuwenden und außerdem ein TicTacToe Spiel anhand der Turtle angefangen zu Programmieren.  

**Protokoll für den 28.11.2019**

Heute haben wir mit der Turtle erflogreich ein TicTacToe-Spiel programmiert welches zwei Spieler gegeneinander spielen lässt und uns mit dem Thema "Reinforcement Learning" auseinander gesetzt.

**Protokoll für den 05.12.2019**

Anfangs infomierten wir uns noch in Bezug zu "Reinforcement Learning" und einigten uns recht schnell darauf den Gegner mit Q-Learning zu entwickeln. Daraufhin haben wir uns mit der Methode intensiver beschäftigt und auch schon einen ersten Plan mithilfe des Buches von Richard S. Sutton "Reinforcement Learning An Introduction second edition" für den Spieler vom Tic-Tac-Toe-Spiel aufgestellt.
Reinforcemts Learning funktioniert indem ein "Agent" auf seine Umgebung reagiert und für seine Handlung belohnt oder bestraft wird. Er handelt entweder zufällig oder in dem Interesse eine Aktion durchzuführen, welche die größte Belohnung gibt. Beide Handlungsmöglichkeiten sind wichtig, da der Agent auch durch schlechte Aktionen dazulernt. Um den Computer dazu zu bringen so zu lernen, werden wir es mit der q-Formel versuchen, welche anhand seiner Aktionen die Bewertung für die Aktionen, die anfangs noch sehr ungenau sind, spezialisiert.
In den nächsten Stunden werden wir uns dann damit beschäftigen wie man das auch in die Tat umsetzen kann.

**Protokoll für den 19.12.2019**

Eine Woche vor Weihnachten haben wir nun einen selbstlernendem Gegner, den wir im Internet gefunden haben (https://github.com/agrawal-rohit/playing-games-with-python/blob/master/Tic%20Tac%20Toe/training_(AIvsAI)_ReinforcementLearning.py), versucht in Bens TikTakToe Spiel einzubauen. Außerdem haben wir schon angefangen den Computer aus dem Internet zu analysieren und auf ein "vier gewinnt" Spiel zu übertragen.
Für die nächsten Wochen haben wir uns vorgenommen, zum einen ein "vier gewinnt" Spiel mit der Turtle zu schreiben, dass sich ähnlich wie Bens TicTacToe-Spiel verhält und zum anderen den Computeer weiter zu analysieren und  anfangen ein AI für  ein "vier gewinnt" zu schreiben. 
Bens TicTacToe-Spiel:
import turtle as t
import numpy as np
tttmatrix=np.zeros(9)
tttmatrix=tttmatrix.reshape((3, 3))
kreuz = 0
Anzahl = 0
spielende = 10
siegkreuz = 0
siegkreis = 0
keinsieg = 0
start = t.Turtle()
start.speed(0)
def neuanfang():
    global spielende
    global siegkreis
    global siegkreuz
    global keinsieg
    global tttmatrix
    global Anzahl
    if(spielende!=10):
        start.up()
        start.clear()
        start.setx(-2)
        start.hideturtle()
        start.write(siegkreuz)
        start.sety(start.ycor()+2)
        start.write(siegkreis)
        start.sety(start.ycor()+2)
        start.write(keinsieg)
        start.goto(0,0)
        tttmatrix=0
        tttmatrix=np.zeros(9)
        tttmatrix=tttmatrix.reshape((3, 3))
        spielende = 10
        t.clear()
        Anzahl = 0
    
    
def kreismalen(t):
    t.up()
    t.right(90)
    t.forward(4)
    t.left(90)
    t.down()
    t.circle(4)
    
def kreuzmalen(t):
    t.left(45)
    t.forward(5)
    t.backward(10)
    t.forward(5)
    t.left(90)
    t.forward(5)
    t.backward(10)
    t.forward(5)
    t.right(135)
def tttfeld():
    """
    Malt ein 3x3 Feld.
    """
    t.setworldcoordinates(0,30,30,0)
    spalten = t.Turtle()
    spalten.left(90)
    zeilen = t.Turtle()
    spalten.speed(0)
    zeilen.speed(0)
    spalten.hideturtle()
    zeilen.hideturtle()
    for i in range(4):
        spalten.setx(i*10)
        zeilen.sety(i*10)
        spalten.forward(30)
        zeilen.forward(30)
        spalten.sety(0)
        zeilen.setx(0)
    zeilen.goto(0,0)
    spalten.goto(0,0)
    zeilen.up()
    zeilen.setx(-3)
    zeilen.write("Siege von Kreuz:", align="right")
    zeilen.sety(zeilen.ycor()+2)
    zeilen.write("Siege von Kreis:", align="right")
    zeilen.sety(zeilen.ycor()+2)
    zeilen.write("Unentschieden:", align="right")
    zeilen.goto(0,0)
    zeilen.down()
    
def ende():
    zeile = np.sum(tttmatrix, axis=1)
    spalte = np.sum(tttmatrix, axis=0)
    diagonale1 = tttmatrix[0, 0]+tttmatrix[1, 1]+tttmatrix[2, 2]
    diagonale2 = tttmatrix[2, 0]+tttmatrix[1, 1]+tttmatrix[0, 2]
    if(3 in zeile or 3 in spalte or 3==diagonale1 or 3==diagonale2):
        return 1
    elif(-3 in zeile or -3 in spalte or -3==diagonale1 or -3==diagonale2):
        return -1
    else:
        return 0
def malen(x, y):
    global kreuz
    global Anzahl
    global spielende
    global siegkreis
    global siegkreuz
    global keinsieg
    global tttmatrix
    if(x <=10):
        spalte = 0
    if(x >10 and x <=20):
        spalte = 1
    if(x >20 and x <=30):
        spalte = 2
    if(y <=10):
        zeile = 0
    if(y >10 and y <=20):
        zeile = 1
    if(y >20 and y <=30):
        zeile = 2
    t.up()
    t.setx(spalte*10+5)
    t.sety(zeile*10+5)
    t.down()
    if(tttmatrix[zeile, spalte]==0 and spielende==10):
        Anzahl = Anzahl + 1
        if(kreuz==0):
            kreuzmalen(t)
            kreuz =  1
            tttmatrix[zeile, spalte]=1
            if(ende()==1):
                t.up()
                t.goto(15,15)
                t.write("Kreuz hat gewonnen", align="center", font=("Arial", 32, "normal"))
                spielende = 1
                siegkreuz = siegkreuz +1
                t.down()
        else:
            kreismalen(t)  
            kreuz = 0
            tttmatrix[zeile, spalte]=-1
            if(ende()==-1):
                t.up()
                t.goto(15,15)
                t.write("Kreis hat gewonnen", align="center", font=("Arial", 32, "normal"))
                spielende = -1
                siegkreis = siegkreis +1
                t.down()
        if(Anzahl==9 and ende()==0):
            t.up()
            t.goto(15,15)
            t.write("Unentschieden", align="center", font=("Arial", 32, "normal"))
            spielende = 0
            keinsieg = keinsieg +1
            t.down()
tttfeld()
t.speed(0)
t.hideturtle()
screen=t.Screen()
screen.onclick(t.goto)
screen.onclick(malen)
screen.onkeypress(neuanfang, "space")
screen.listen()
t.mainloop()
t.exitonclick() 

09.01.2020:
Nicht funktionierender Code mit selbstlernendem Gegner:
<code>

import turtle as t
import numpy as np
from math import inf as infinity
import itertools
import random


def play_move(state, player, block_num):
    if state[int((block_num-1)/3)][(block_num-1)%3] is ' ':
        state[int((block_num-1)/3)][(block_num-1)%3] = player
        if(player == 'X'):
            printX(int((block_num-1)/3), (block_num-1)%3)
        else:
            print0(int((block_num-1)/3), (block_num-1)%3)

def copy_game_state(state):
    new_state = [[' ',' ',' '],[' ',' ',' '],[' ',' ',' ']]
    for i in range(3):
        for j in range(3):
            new_state[i][j] = state[i][j]
    return new_state

def check_current_state(game_state):    
    # Check horizontals
    if (game_state[0][0] == game_state[0][1] and game_state[0][1] == game_state[0][2] and game_state[0][0] is not ' '):
        return game_state[0][0], "Done"
    if (game_state[1][0] == game_state[1][1] and game_state[1][1] == game_state[1][2] and game_state[1][0] is not ' '):
        return game_state[1][0], "Done"
    if (game_state[2][0] == game_state[2][1] and game_state[2][1] == game_state[2][2] and game_state[2][0] is not ' '):
        return game_state[2][0], "Done"
    
    # Check verticals
    if (game_state[0][0] == game_state[1][0] and game_state[1][0] == game_state[2][0] and game_state[0][0] is not ' '):
        return game_state[0][0], "Done"
    if (game_state[0][1] == game_state[1][1] and game_state[1][1] == game_state[2][1] and game_state[0][1] is not ' '):
        return game_state[0][1], "Done"
    if (game_state[0][2] == game_state[1][2] and game_state[1][2] == game_state[2][2] and game_state[0][2] is not ' '):
        return game_state[0][2], "Done"
    
    # Check diagonals
    if (game_state[0][0] == game_state[1][1] and game_state[1][1] == game_state[2][2] and game_state[0][0] is not ' '):
        return game_state[1][1], "Done"
    if (game_state[2][0] == game_state[1][1] and game_state[1][1] == game_state[0][2] and game_state[2][0] is not ' '):
        return game_state[1][1], "Done"
    
    # Check if draw
    draw_flag = 0
    for i in range(3):
        for j in range(3):
            if game_state[i][j] is ' ':
                draw_flag = 1
    if draw_flag is 0:
        return None, "Draw"
    
    return None, "Not Done"

def comstarts():
    global playerChoice
    newGame('O')
    playerChoice = 0
    
def playerstarts():
    global playerChoice
    newGame('X')
    playerChoice = 1
    
def newGame(player_choice):
    global NoWin
    global WinsPlayer
    global WinsCom
    if(check_current_state(game_state)== "Done" or NoWin == 0 and WinsPlayer == 0 and WinsCom == 0):
        start.up()
        start.clear()
        start.setx(-2)
        start.hideturtle()
        start.write(WinsPlayer)
        start.sety(start.ycor()+2)
        start.write(WinsCom)
        start.sety(start.ycor()+2)
        start.write(NoWin)
        t.clear()
        if(player_choice == 'O'):
            block_choice = getBestMove(game_state, players[0])
            play_move(game_state ,players[0], block_choice)
            

def wheretogo(x, y):
    '''
    prüft, wo der Spieler hinklickt und gibt je nachdem eine Zahl zwischen 1 und 9 zurück.
    '''
    global game_state
    if(x > 0 and x <=10):
        spalte = 1
    if(x >10 and x <=20):
        spalte = 2
    if(x >20 and x <=30):
        spalte = 3
    if(y > 0 and y <=10):
        zeile = 0
    if(y >10 and y <=20):
        zeile = 1
    if(y >20 and y <=30):
        zeile = 2
    block_choice = 3*zeile +spalte
    if(game_state[int((block_choice-1)/3)][(block_choice-1)%3] == ' '):
        t.up()
        t.setx((spalte-1)*10+5)
        t.sety(zeile*10+5)
        game(block_choice)
    

def printX(zeile, spalte):
    t.up()
    t.setx(spalte*10+5)
    t.sety(zeile*10+5)
    t.down()
    t.left(45)
    t.forward(5)
    t.backward(10)
    t.forward(5)
    t.left(90)
    t.forward(5)
    t.backward(10)
    t.forward(5)
    t.right(135)
    t.up()
    
def print0(zeile, spalte):
    t.up()
    t.setx(spalte*10+5)
    t.sety(zeile*10+5)
    t.down()
    t.up()
    t.right(90)
    t.forward(4)
    t.left(90)
    t.down()
    t.circle(4)
    t.up()

def tttfeld():
    """
    Malt ein 3x3 Feld.
    """
    t.setworldcoordinates(0,30,30,0)
    spalten = t.Turtle()
    spalten.left(90)
    zeilen = t.Turtle()
    spalten.speed(0)
    zeilen.speed(0)
    spalten.hideturtle()
    zeilen.hideturtle()
    for i in range(4):
        spalten.setx(i*10)
        zeilen.sety(i*10)
        spalten.forward(30)
        zeilen.forward(30)
        spalten.sety(0)
        zeilen.setx(0)
    zeilen.goto(0,0)
    spalten.goto(0,0)
    zeilen.up()
    zeilen.setx(-3)
    zeilen.write("Siege vom Spieler:", align="right")
    zeilen.sety(zeilen.ycor()+2)
    zeilen.write("Siege vom Computer:", align="right")
    zeilen.sety(zeilen.ycor()+2)
    zeilen.write("Unentschieden:", align="right")
    zeilen.goto(0,0)
    zeilen.goto(31,15)
    zeilen.write("Wer soll anfangen? Du(X) oder der Computer(O)?", align="left", font=("Arial", 8, "normal"))
    zeilen.down()
    
    
    
def update_state_value(curr_state_idx, next_state_idx, learning_rate):
    new_value = state_values_for_AI[curr_state_idx] + learning_rate*(state_values_for_AI[next_state_idx]  - state_values_for_AI[curr_state_idx])
    state_values_for_AI[curr_state_idx] = new_value

def getBestMove(state, player):
    '''
    Reinforcement Learning Algorithm
    '''    
    moves = []
    curr_state_values = []
    empty_cells = []
    for i in range(3):
        for j in range(3):
            if state[i][j] is ' ':
                empty_cells.append(i*3 + (j+1))
    
    for empty_cell in empty_cells:
        moves.append(empty_cell)
        new_state = copy_game_state(state)
        #play_move(new_state, player, empty_cell)
        next_state_idx = list(states_dict.keys())[list(states_dict.values()).index(new_state)]
        curr_state_values.append(state_values_for_AI[next_state_idx])
            
    best_move_idx = np.argmax(curr_state_values)
    best_move = moves[best_move_idx]
    return best_move

def game(block_choice):
    global NoWin
    global WinsPlayer
    global WinsCom
    global game_state
    global playerChoice
    current_player_idx=playerChoice
    
    current_state = "Not Done"  
    winner = None
    if current_player_idx == 0:
        player_choice = 'X'
    else: 
        player_choice = 'O'
    curr_state_idx = list(states_dict.keys())[list(states_dict.values()).index(game_state)]
    if current_player_idx == 0: #Mensch macht ersten Zug
        play_move(game_state ,players[current_player_idx], block_choice)
        current_player_idx = 1 
        block_choice = getBestMove(game_state, players[current_player_idx])
        play_move(game_state ,players[current_player_idx], block_choice)
        
    else:   #Computer macht ersten Zug
        play_move(game_state ,players[current_player_idx], block_choice)
        current_player_idx = 0
        block_choice = getBestMove(game_state, players[current_player_idx])
        play_move(game_state ,players[current_player_idx], block_choice)
        
    print(game_state)
    winner, current_state = check_current_state(game_state)
    if winner is not None:
        t.up()
        t.goto(15,15)
        if(str(winner) == player_choice):
            WinsPlayer = WinsPlayer +1
            t.write("Du hast gewonnen", align="center", font=("Arial", 32, "normal"))
        else:
            WinsCom = WinsCom +1
            t.write("Du hast verloren", align="center", font=("Arial", 32, "normal"))
        t.goto(40,15)
        t.write("Wer soll anfangen? Du(X) oder der Computer(O)?", align="left", font=("Arial", 8, "normal"))
    if current_state is "Draw":
        NoWin = NoWin +1
        t.up()
        t.goto(15,15)
        t.write("Unentschieden", align="center", font=("Arial", 30, "normal"))
        t.goto(40,15)
        t.write("Wer soll anfangen? Du(X) oder der Computer(O)?", align="left", font=("Arial", 8, "normal"))
# PLaying

# Initialize state values
player = ['X','O',' ']
states_dict = {}
all_possible_states = [[list(i[0:3]),list(i[3:6]),list(i[6:10])] for i in itertools.product(player, repeat = 9)]
n_states = len(all_possible_states) # 2 players, 9 spaces
n_actions = 9   # 9 spaces
state_values_for_AI = np.full((n_states),0.0)
print("n_states = %i \nn_actions = %i"%(n_states, n_actions))

for i in range(n_states):
    states_dict[i] = all_possible_states[i]
    winner, _ = check_current_state(states_dict[i])
    if winner == 'O':   # AI won
        state_values_for_AI[i] = 1
    elif winner == 'X':   # AI lost
        state_values_for_AI[i] = -1





start = t.Turtle() 
start.speed(0)
t.speed(0)
t.hideturtle()
screen=t.Screen()
WinsPlayer = 0
WinsCom = 0
NoWin = 0
playerChoice = 0
game_state = [[' ',' ',' '],
              [' ',' ',' '],
              [' ',' ',' ']]
players = ['X','O']

current_state = "Not Done"
tttfeld()


#LOAD TRAINED STATE VALUES
state_values_for_AI = np.loadtxt('trained_state_values_O.txt', dtype=np.float64)



screen.onclick(wheretogo)
screen.onkeypress(comstarts, "o")
screen.onkeypress(playerstarts, "x")
screen.listen()
t.mainloop()

t.exitonclick()
</code>

**Protokoll für den 23.1.2020**
Wir haben angefangen eine Funkiton zu schreiben um die umgebung eines neu gesetzten Stein zu prüfen und festzustellen ob dadurch eine Prtei gewinnt. 
Funktion zum checken von jedem Array:
def Summe(self, zeile, spalte): #muss noch mit der umgebung verknüpft werden
        for i in range(len(a)-3):
            b=a[i:i+4]
            if (sum(b)== 4 or sum(b)==-4):
                return sum(b) 
                
Spalte: a=board[:6, s-1:s]     Diagonale: a=np.diagonal(board, s-z) Zeile: a=board[:1] #für die Zeile

**Protokoll für den 06.02.2020**
Training Algorithmus fertig
Funktion fertig - Wissen ob 4 in einer Reihe sind

Problem: Anzahl möglicher Zustände über 10 hoch 20
D.h. das Programm läuft so noch nicht 





Kommentierte Version des Codes mit dem NN:


import random
import gym
import numpy as np
from collections import deque
from keras.models import Sequential
from keras.layers import Dense, Dropout
from keras.optimizers import Adam
import keras


def ViergewinntAnfangsmatrix():
    #game_state[x,0,0] greift auf das zu benutzende Feld zu (x=0/1 sind Spiele; x=2 zeigt leere Felder)
    #game_state[0,x,0] greift auf die Zeile zu
    #game_state[0,0,x] greift auf die Spalte zu
    game_state = np.zeros_like(np.arange(42*3).reshape(3,6,7))
    game_state[2]=1
    return game_state

def check_array(a):
    #Prüft ob in einem Array 4 in einer Reihe sind
    for i in range(len(a)-3):
        b=sum(a[i:i+4])   
        if (b== 4): return 4

def checkgewonnen(game_state):
    #Prüft ob jemand gewonnen hat
    Winstate = game_state[0]
    Losestate = game_state[1]
    Drawstate = game_state[2] 
   #Spalte
    for i in range(7):
        a=check_array(Winstate[:6, i:i+1].reshape(6,))
        b=check_array(Losestate[:6, i:i+1].reshape(6,))
        if(a==4):return "Win"
        if(b==4):return "Lose"
    
    #Diagonalen:
    for i in range(3): 
        a=check_array(np.diagonal(Winstate, i+1))
        b=check_array(np.diagonal(Losestate, i+1))
        if(a==4):return "Win"
        if(b==4):return "Lose"
        a=check_array(np.diagonal(Winstate, -i))
        b=check_array(np.diagonal(Losestate, -i))
        if(a==4):return "Win"
        if(b==4):return "Lose"
        a=check_array(np.fliplr(Winstate).diagonal(i+1))
        b=check_array(np.fliplr(Losestate).diagonal(i+1))
        if(a==4):return "Win"
        if(b==4):return "Lose"
        a=check_array(np.fliplr(Winstate).diagonal(-i))
        b=check_array(np.fliplr(Losestate).diagonal(-i))
        if(a==4):return "Win"
        if(b==4):return "Lose"
      
    #Zeile: 
    for i in range(6):
        a=check_array(Winstate[i:i+1].reshape(7,))
        b=check_array(Losestate[i:i+1].reshape(7,))
        if(a==4):return "Win"
        if(b==4):return "Lose"
    # Check if draw
    for i in range(7):  
        if(Drawstate[0,i] == 1):
           return None
    return "Draw"



class Agent:
    def __init__(self, state_size, action_size):
        self.state_size = state_size
        self.action_size = action_size
        self.memory = deque(maxlen=2000) #Erinnerungen
        self.gamma = 1.0   # discount rate
        self.epsilon = 1.0  # exploration rate
        self.epsilon_min = 0.01
        self.epsilon_decay = 0.999
        self.learning_rate = 0.001
        self.model = self._build_model() #NN wird gebaut

    def _build_model(self):
        # Einfaches NN 
        #Müssen weitere Layer hinzugefügt werden, da 4gewinnt komplexer ist?
        model = Sequential() #Standard komplett vernetztes NN
        model.add(Dense(48, input_dim=self.state_size, activation='relu', 
                        kernel_regularizer=keras.regularizers.l2(0.00001)))#Input muss angepasst werden
        model.add(Dropout(0.3)) # Soll "Overfitting" vermeiden
        model.add(Dense(24, activation='relu', kernel_regularizer=keras.regularizers.l2(0.00001)))#Hidden-Layer
        model.add(Dense(self.action_size, activation='linear'))#Output im Bezug auf mögliche Aktionen (hier 7)
        model.compile(loss='mse',
                      optimizer=Adam(lr=self.learning_rate)) #Erstellung
        return model

    def remember(self, state, action, reward, next_state, done):#Erinnerungsmöglichkeit
        # merkt sich alle bisher durchlaufenen Zustände
        self.memory.append((state, action, reward, next_state, done))

    def act(self, state):
        # epsilon-greedy: off-policy oder policy
        
        if np.random.rand() <= self.epsilon:#Zufällige Aktion
            return random.randrange(self.action_size)
        act_values = self.model.predict(state)#Vorhersage des NN
        return np.argmax(act_values[0])  # returns action

    def replay(self, batch_size):
        # baut den Vektor der Q-Werte aus 
        # als reward zum Zeitpunkt t + gamma*max(moegliche rewards zum Zeitpunkt t+1)
        #prüft ob ein Zug gut war?
        minibatch = random.sample(self.memory, batch_size)
        states, targets_f = [], []
        for state, action, reward, next_state, done in minibatch:
            target = reward #Reward-Anpassung
            if not done:
                target = (reward + self.gamma *
                          np.amax(self.model.predict(next_state)[0]))
            target_f = self.model.predict(state)
            target_f[0][action] = target 
            # Filtering out states and targets for training
            states.append(state[0])
            targets_f.append(target_f[0])
        history = self.model.fit(np.array(states), np.array(targets_f), epochs=1, verbose=0)
        # Keeping track of loss
        loss = history.history['loss'][0]
        if self.epsilon > self.epsilon_min:
            self.epsilon *= self.epsilon_decay
        return loss

    #laden und speichern des NN
    def load(self, name):
        self.model.load_weights(name)

    def save(self, name):
        self.model.save_weights(name)
        
        
        
# Lernen: 

#  EPISODES mal durchspielen, bis der Mast umfaellt




EPISODES = 10


env = gym.make('CartPole-v1')
#4gewinnt einfuegen


#state_size = env.observation_space.shape[0]
state_size = 7 #Für die 7 Möglichkeiten die es gibt einen Stein zu platzieren
#Spielfeld?


action_size = env.action_space.n
#Wird 7 sein, solange keine Spalte voll ist


agent = Agent(state_size, action_size)
done = False
batch_size = 32#Muss eventuell auch angepasst werden

for e in range(EPISODES):
    state = env.reset()
    #eigene Reset Funktion
    
    state = np.reshape(state, [1, state_size])#Erzeugt einen Array, der den Zustand repräsentiert
    cum_reward = 0
    for time in range(500):#Zeit braucht man nicht bei 4 gewinnt, ersetzen mit max Spiellänge
        #env.render()
        action = agent.act(state)#Auswahl der möglichen Aktionen
        next_state, reward, done, _ = env.step(action)#Ausführung dieser Aktion
        reward = reward/(abs(next_state[0])+1.)**2 if not done else -10 #Anpssung des rewards-System
        cum_reward += reward
        next_state = np.reshape(next_state, [1, state_size])#nächsten Zustand herbei führen
        agent.remember(state, action, reward, next_state, done)#merken
        state = next_state
        if done:
            print(("episode: {}/{}, score: {}, e: {:.2}"#Score sollte nicht abhängig von Anzahl Züge, sondern von gewonenen/verloren sein
                  .format(e, EPISODES, time, agent.epsilon)))
            break
        if len(agent.memory) > batch_size:
            loss = agent.replay(batch_size)
            # Logging training loss and actual reward every 10 timesteps
            if time % 10 == 0:
                print(("episode: {}/{}, time: {}, cumulative reward: {:.4f}, loss: {:.4f}".format(e, EPISODES, time, cum_reward, loss))) 

agent.save("qlearning_cartpole.weights")


# Testen des gelernten Modells mit leichten Störungen, um die Stabilität zu sehen. Mit Visualisierung
#Funktioniert hier nicht so richtig

#2 Ai's gegeneinander spielen lassen?

agent.load("qlearning_cartpole.weights")#gemerkte Entscheidungen laden, um damit gute Züge machen zu können

import time  as ti #Zeit braucht man nicht
for e in range(1000):#Von hier
    state = env.reset()
    state[0] = state[0] + np.random.randn()*0.1
    state[1] = state[1] + np.random.randn()*0.1
    state[2] = state[2] + np.random.randn()*0.1
    state[3] = state[3] + np.random.randn()*0.1
    env.env.state = state
    state = np.reshape(state, [1, state_size])
    for time in range(2000):#bis hier muss komplett ersetzt werden
        
        env.render()#Nicht Zeit abhängig, braucht man also nicht
        agent.epsilon = 0# Setzt Zufallshandlung auf 0
        action = agent.act(state)
        next_state, reward, done, _ = env.step(action)
        next_state = np.reshape(next_state, [1, state_size])
        state = next_state#Spielt einen Zug durch
        if done:
            print("Duration: ", time)
            break
            
    else:
        print("Volle Zeit")#Hier wichtig ob Gewonnen/Verloren/Unentschieden?
Mathesis Wiki

Benutzer-Werkzeuge

Webseiten-Werkzeuge

Seiten-Werkzeuge
