SliceSamplerWithoutReplacement

class torchrl.data.replay_buffers.SliceSamplerWithoutReplacement(*, num_slices: int | None = None, slice_len: int | None = None, drop_last: bool = False, end_key: NestedKey | None = None, traj_key: NestedKey | None = None, ends: torch.Tensor | None = None, trajectories: torch.Tensor | None = None, truncated_key: NestedKey | None = ('next', 'truncated'), strict_length: bool = True, shuffle: bool = True, compile: bool | dict = False, use_gpu: bool | torch.device = False)

在不重复抽样的情况下，给定开始和停止信号，沿着第一个维度对数据切片进行抽样。

在此上下文中，不重复抽样 意味着在计数器自动重置之前，同一个元素（不是轨迹）不会被抽取两次。然而，在单个样本中，只会出现一个给定轨迹的切片（请参阅下面的示例）。

此类应与静态回放缓冲区一起使用，或在两个回放缓冲区扩展之间使用。扩展回放缓冲区将重置采样器，目前不允许连续不重复抽样。

注意

SliceSamplerWithoutReplacement 检索轨迹索引可能会很慢。为了加速其执行，请优先使用 end_key 而不是 traj_key，并考虑以下关键字参数：compile、cache_values 和 use_gpu。

关键字参数:

• drop_last (bool, optional) – 如果为 True，则将删除最后一个不完整的样本（如果有）。如果为 False，则将保留最后一个样本。默认为 False。

• num_slices (int) – 要抽样的切片数量。批量大小必须大于或等于 num_slices 参数。与 slice_len 互斥。

• slice_len (int) – 要抽样的切片的长度。批量大小必须大于或等于 slice_len 参数，并且可以被其整除。与 num_slices 互斥。

• end_key (NestedKey, optional) – 指示轨迹（或回合）结束的键。默认为 ("next", "done")。

• traj_key (NestedKey, optional) – 指示轨迹的键。默认为 "episode"（在 TorchRL 的数据集中常用）。

• ends (torch.Tensor, optional) – 一个包含运行结束信号的一维布尔张量。当 end_key 或 traj_key 获取成本高昂，或该信号易于获得时使用。必须与 cache_values=True 一起使用，并且不能与 end_key 或 traj_key 结合使用。

• trajectories (torch.Tensor, optional) – 一个包含运行 ID 的一维整数张量。当 end_key 或 traj_key 获取成本高昂，或该信号易于获得时使用。必须与 cache_values=True 一起使用，并且不能与 end_key 或 traj_key 结合使用。

• truncated_key (NestedKey, optional) – 如果不为 None，则此参数指示截断信号应写入输出数据的位置。这用于告知值估计器提供的轨迹在哪里中断。默认为 ("next", "truncated")。此功能仅适用于 TensorDictReplayBuffer 实例（否则，截断键将在 sample() 方法返回的信息字典中）。

• strict_length (bool, optional) – 如果为 False，则允许长度小于 slice_len（或 batch_size // num_slices）的轨迹出现在批次中。如果为 True，则将过滤掉长度不足的轨迹。请注意，这可能导致有效的 batch_size 短于请求的 batch_size！可以使用 split_trajectories() 来拆分轨迹。默认为 True。

• shuffle (bool, optional) – 如果为 False，则不打乱轨迹的顺序。默认为 True。

• compile (bool 或 dict of kwargs, optional) – 如果为 True，则 sample() 方法的瓶颈将使用 compile() 进行编译。也可以通过此参数将关键字参数传递给 torch.compile。默认为 False。

• use_gpu (bool 或 torch.device) – 如果为 True（或传递了设备），则将使用加速器来检索轨迹起始点的索引。当缓冲区内容很大时，这可以显著加速采样。默认为 False。

注意

要恢复存储中的轨迹分割，SliceSamplerWithoutReplacement 将首先尝试在存储中找到 traj_key 条目。如果找不到，将使用 end_key 来重建回合。

示例

>>> import torch
>>> from tensordict import TensorDict
>>> from torchrl.data.replay_buffers import LazyMemmapStorage, TensorDictReplayBuffer
>>> from torchrl.data.replay_buffers.samplers import SliceSamplerWithoutReplacement
>>>
>>> rb = TensorDictReplayBuffer(
...     storage=LazyMemmapStorage(1000),
...     # asking for 10 slices for a total of 320 elements, ie, 10 trajectories of 32 transitions each
...     sampler=SliceSamplerWithoutReplacement(num_slices=10),
...     batch_size=320,
... )
>>> episode = torch.zeros(1000, dtype=torch.int)
>>> episode[:300] = 1
>>> episode[300:550] = 2
>>> episode[550:700] = 3
>>> episode[700:] = 4
>>> data = TensorDict(
...     {
...         "episode": episode,
...         "obs": torch.randn((3, 4, 5)).expand(1000, 3, 4, 5),
...         "act": torch.randn((20,)).expand(1000, 20),
...         "other": torch.randn((20, 50)).expand(1000, 20, 50),
...     }, [1000]
... )
>>> rb.extend(data)
>>> sample = rb.sample()
>>> # since we want trajectories of 32 transitions but there are only 4 episodes to
>>> # sample from, we only get 4 x 32 = 128 transitions in this batch
>>> print("sample:", sample)
>>> print("trajectories in sample", sample.get("episode").unique())

SliceSamplerWithoutReplacement 与大多数 TorchRL 的数据集默认兼容，并允许用户以类似数据加载器的方式使用数据集。

示例

>>> import torch
>>>
>>> from torchrl.data.datasets import RobosetExperienceReplay
>>> from torchrl.data import SliceSamplerWithoutReplacement
>>>
>>> torch.manual_seed(0)
>>> num_slices = 10
>>> dataid = list(RobosetExperienceReplay.available_datasets)[0]
>>> data = RobosetExperienceReplay(dataid, batch_size=320,
...     sampler=SliceSamplerWithoutReplacement(num_slices=num_slices))
>>> # the last sample is kept, since drop_last=False by default
>>> for i, batch in enumerate(data):
...     print(batch.get("episode").unique())
tensor([ 5,  6,  8, 11, 12, 14, 16, 17, 19, 24])
tensor([ 1,  2,  7,  9, 10, 13, 15, 18, 21, 22])
tensor([ 0,  3,  4, 20, 23])

当请求大量总样本，但轨迹数量很少且跨度很小时，批次最多只会包含每个轨迹的一个样本。

示例

>>> import torch
>>> from tensordict import TensorDict
>>> from torchrl.collectors.utils import split_trajectories
>>> from torchrl.data import ReplayBuffer, LazyTensorStorage, SliceSampler, SliceSamplerWithoutReplacement
>>>
>>> rb = ReplayBuffer(storage=LazyTensorStorage(max_size=1000),
...                   sampler=SliceSamplerWithoutReplacement(
...                       slice_len=5, traj_key="episode",strict_length=False
...                   ))
...
>>> ep_1 = TensorDict(
...     {"obs": torch.arange(100),
...     "episode": torch.zeros(100),},
...     batch_size=[100]
... )
>>> ep_2 = TensorDict(
...     {"obs": torch.arange(51),
...     "episode": torch.ones(51),},
...     batch_size=[51]
... )
>>> rb.extend(ep_1)
>>> rb.extend(ep_2)
>>>
>>> s = rb.sample(50)
>>> t = split_trajectories(s, trajectory_key="episode")
>>> print(t["obs"])
tensor([[14, 15, 16, 17, 18],
        [ 3,  4,  5,  6,  7]])
>>> print(t["episode"])
tensor([[0., 0., 0., 0., 0.],
        [1., 1., 1., 1., 1.]])
>>>
>>> s = rb.sample(50)
>>> t = split_trajectories(s, trajectory_key="episode")
>>> print(t["obs"])
tensor([[ 4,  5,  6,  7,  8],
        [26, 27, 28, 29, 30]])
>>> print(t["episode"])
tensor([[0., 0., 0., 0., 0.],
        [1., 1., 1., 1., 1.]])