强化学习概念

RL 的符号确实多,但常用的核心就十几个。下面按类别整理成表,附简称和一句话解释。

一、基础要素(MDP 的五个元素)

概念 符号 英文 一句话解释
状态 (s) / (S) State 当前所处的情况
动作/行为 (a) / (A) Action 智能体可做的选择
奖励 (r) / (R) Reward 每步环境给的即时反馈
转移概率 (P(s'|s,a)) Transition Probability 做动作后到下一状态的概率
折扣因子 (\gamma) Discount Factor 未来奖励的折扣,0~1
策略 (\pi(a|s)) Policy 状态下选动作的规则
轨迹 (\tau) Trajectory 一条完整的 ((s,a,r)) 序列
回合 episode Episode 从开始到终止的一次完整过程

二、价值函数(最核心,容易混)

概念 符号 英文 一句话解释
状态价值函数 (V^\pi(s)) State Value Function 在状态 s,按策略 π,未来期望回报
动作价值函数 (Q^\pi(s,a)) Action Value Function 在状态 s 做动作 a,之后按 π,未来期望回报
最优状态价值 (V^*(s)) Optimal State Value 最优策略下的 V
最优动作价值 (Q^*(s,a)) Optimal Action Value 最优策略下的 Q
优势函数 (A^\pi(s,a)) Advantage Function (Q(s,a) - V(s)),动作比平均好多少
回报 (G_t) Return 从 t 开始的累积折扣奖励

V 和 Q 的区别:

  • (V(s)):只问状态,不管具体动作,是"这个状态有多好"
  • (Q(s,a)):问状态 + 动作,是"在这个状态做这个动作有多好"
  • 关系:(V(s) = \sum_a \pi(a|s) Q(s,a))

三、回报相关(容易和奖励混)

概念 符号 英文 一句话解释
奖励 (R_t) Reward 单步即时反馈
回报 (G_t) Return 从 t 开始的累积折扣奖励
折扣回报 (G_t = \sum \gamma^k R) Discounted Return 带折扣的累积奖励
TD 误差 (\delta_t) TD Error (R + \gamma V(s') - V(s))
优势估计 (\hat{A}_t) Advantage Estimate 对优势的估计,如 GAE

奖励 vs 回报:

  • 奖励:单步,眼前的
  • 回报:从某步开始,累积到未来的

四、算法相关

概念 符号/简称 英文 一句话解释
策略梯度 PG Policy Gradient 直接对策略求梯度更新
蒙特卡洛 MC Monte Carlo 用完整轨迹的真实回报估计
时序差分 TD Temporal Difference 用一步奖励 + 估计自举
演员-评论家 AC Actor-Critic 策略网络 + 价值网络
优势估计 GAE Generalized Advantage Estimation 偏差方差折中的优势估计
近端策略优化 PPO Proximal Policy Optimization 限制更新幅度的 PG,最常用
深度 Q 网络 DQN Deep Q-Network 用神经网络学 Q
软演员评论家 SAC Soft Actor-Critic 最大熵 AC,连续控制

五、符号速查(最常出现的)

符号 含义 记忆
(s) 状态 State
(a) 动作 Action
(r) / (R) 奖励 Reward
(\gamma) 折扣因子 通常 0.99
(\pi) 策略 Policy
(V(s)) 状态价值 Value of state
(Q(s,a)) 动作价值 Quality of action
(A(s,a)) 优势 Advantage
(G_t) 回报 Return
(\delta_t) TD 误差 TD error
(\tau) 轨迹 Trajectory
(\theta) 策略参数 网络权重
(w) 价值网络参数 Critic 权重

六、最容易混的三组

易混组 区别
奖励 (R) vs 回报 (G) 奖励是单步,回报是累积
V vs Q V 只问状态,Q 问状态+动作
MC vs TD MC 等结束用真实回报,TD 每步用估计
策略 (\pi) vs 价值 (V/Q) 策略是"怎么做",价值是"有多好"
状态 (s) vs 观测 (o) 状态是完整信息,观测是部分可见

七、最简记忆版(只记这 8 个)

如果你只想记最核心的:

符号 含义
(s) 状态
(a) 动作
(r) 奖励
(\gamma) 折扣
(\pi) 策略
(V(s)) 状态价值
(Q(s,a)) 动作价值
(G_t) 回报

这 8 个撑起 RL 80% 的公式。

八、用一句话串起来

智能体在环境里,处于状态 (s),根据策略 (\pi) 选动作 (a),环境给奖励 (r) 并转移到 (s')。目标是最大化累积折扣回报 (G)。(V(s)) 衡量状态好坏,(Q(s,a)) 衡量动作好坏,(A = Q - V) 衡量动作相对优势。更新策略用 PG,估计价值用 MC 或 TD。

记住这条主线,符号就是围着它转的。

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