强化学习的epsilon，应该越来越大？还是越来越小？为什么？
文章目录
- ε-greedy策略
- 伪代码
在强化学习中，epsilon（ε-greedy策略中的探索率）通常会随着训练进程逐渐减小，而非增大。这一设计的核心逻辑在于平衡探索与利用的动态需求：
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训练初期需要高探索率
- 当智能体刚开始学习时，Q表或价值函数尚未准确，此时较高的epsilon（如0.9）能促使智能体频繁尝试随机动作，收集更多环境反馈数据。例如，在迷宫问题中，初期高探索率能帮助发现隐藏的捷径。
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训练后期侧重高利用率
- 随着Q值逐渐收敛，智能体已掌握较优策略。此时降低epsilon（如衰减至0.01），可减少无意义的随机探索，专注于执行已知的高收益动作。例如，在AlphaGo训练后期，策略网络会更依赖已学习的最佳棋路而非随机尝试。
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衰减方式的具体实现
- 指数衰减（如代码示例中的
epsilon = min_ε + (max_ε - min_ε)*exp(-decay*episode)）能平滑过渡探索与利用阶段，避免突变导致的策略震荡。 - 线性衰减（如每episode固定减少0.001）适用于训练周期明确且需严格控制探索率的场景。
- 指数衰减（如代码示例中的
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特殊场景的例外情况
- 在非稳态环境（如动态变化的股票市场）中，可能需要周期性重置epsilon以应对环境变化，但这类情况需配合其他机制（如滑动窗口更新Q值）。
衰减的本质是让智能体从「广泛试错」逐步过渡到「精益执行」。若epsilon不衰减或反向增大，会导致模型无法收敛（持续探索）或陷入局部最优（过早停止探索）。实际应用中，衰减速率需根据任务复杂度调整：简单任务可快速衰减（如decay_rate=0.1），复杂任务需缓慢衰减（如decay_rate=0.001）。
ε-greedy策略
ε-greedy策略是强化学习中平衡探索与利用的经典方法，其核心通过参数ε（0到1之间的小数）控制行为选择概率。具体表现为：在ε概率下随机选择未知动作（探索），1-ε概率下选取当前Q值最高的动作（利用）。例如ε=0.1时，90%时间执行最优动作，10%尝试新动作。这种机制既保证了对已知高回报动作的充分利用，又避免因过早停止探索而错过更优解。其缺陷在于固定ε值可能导致后期无效探索，因此衍生出ε随时间衰减的改进版本。该策略因实现简单、效果稳定，被广泛应用于多臂老虎机、推荐系统等场景。
伪代码
import random
def epsilon_greedy(q_values, epsilon):
"""ε-greedy动作选择策略
参数:
q_values (list): 各动作的预估价值列表
epsilon (float): 探索概率参数[0.0,1.0]
返回:
int: 选择的动作索引
"""
if random.random() < epsilon: # 探索阶段
return random.randint(0, len(q_values)-1)
else: # 利用阶段
max_value = max(q_values)
# 处理多个动作具有相同最大价值的情况
return random.choice([i for i, v in enumerate(q_values) if v == max_value])
▎核心实现要点：
- 概率判断：通过
random.random()生成[0,1)随机数，与ε比较决定探索/利用模式 - 探索机制：均匀随机选择所有可能动作，保证环境探索广度
- 利用机制：采用
max()+enumerate组合定位最优动作，并通过random.choice避免多个最优值时的选择偏差 - 参数约束：要求epsilon∈[0,1]，q_values列表非空（实际工程需添加校验）
典型应用场景示例：
# 初始化各动作价值估计
action_values = [2.1, 1.8, 2.3, 2.0]
# 执行10次选择测试
for _ in range(10):
chosen = epsilon_greedy(action_values, epsilon=0.2)
print(f"Selected action: {chosen} (Value: {action_values[chosen]:.1f})")
该实现完整展现了ε-greedy的核心逻辑，实际部署时可结合numpy优化计算效率，或添加衰减因子实现动态ε调整。