Q学习(Q-Learning)是强化学习中一种经典的无模型算法,通过探索与利用的平衡来学习最优策略。它无需环境模型,直接通过状态-动作值函数(Q值)更新来优化决策。

核心概念 🔍

  • Q值:表示在某个状态 $ s $ 下采取动作 $ a $ 后的预期累积奖励
  • 探索 vs 利用:通过 ε-greedy 策略在尝试新动作(探索)和选择已知最优动作(利用)间权衡
  • 贝尔曼方程:更新公式为
    $$ Q(s,a) \leftarrow Q(s,a) + \alpha [r + \gamma \max_{a'} Q(s',a') - Q(s,a)] $$
    其中 $ \alpha $ 是学习率,$ \gamma $ 是折扣因子

适用场景 🎯

  • 游戏AI(如棋类、迷宫导航)
  • 自动化控制(机器人路径规划)
  • 推荐系统优化(动态调整策略)

优势 ✅

  • 无需环境模型,适合复杂动态系统
  • 简单易实现,可扩展性强
  • 能处理高维状态空间(通过函数近似)

拓展学习 📚

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Q_Learning_Overview
Reward_System_Diagram