e674115a89253359b62f18524280ed2c8f26c744
[rubyvote] / lib / rubyvote / condorcet.rb
1 # election library -- a ruby library for elections
2 # copyright © 2005 MIT Media Lab and Benjamin Mako Hill
3
4 # This program is free software; you can redistribute it and/or modify
5 # it under the terms of the GNU General Public License as published by
6 # the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
7 # (at your option) any later version.
8
9 # This program is distributed in the hope that it will be useful, but
10 # WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
11 # MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
12 # General Public License for more details.
13
14 # You should have received a copy of the GNU General Public License
15 # along with this program; if not, write to the Free Software
16 # Foundation, Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA
17 # 02110-1301, USA.
18
19 #################################################################
20 ## ==== condorcet.rb ====
21 ##
22 ## This file contains Condorcet election methods. Currently this
23 ## includes a pure condorcet and a CloneproofSSD implementation
24 ## modeled after the Python-based Debian project election code and
25 ## that gives the same results in several tested corner cases.
26 #################################################################
27
28 ##################################################################
29 ## CondorcetVote Classes and SubClasses
30 ##
31 ## The CondorcetVote class is subclassed by the PureCondorcetVote and
32 ## the CloneproofSSDVote classes but should not be used directly.
33
34 class CondorcetVote < ElectionVote
35
36   attr_accessor :results
37
38   def initialize(votes=nil)
39     unless defined?(@candidates)
40       @candidates = Array.new
41       votes.each do |vote_row|
42         vote_row = vote_row.flatten if vote_row.class == Array
43         vote_row.each do |vote| 
44           @candidates << vote unless @candidates.include?(vote)
45         end
46       end
47     end
48     super(votes)
49     @results = Array.new
50   end
51
52   def tally_vote(vote=nil)
53
54     vote.each_with_index do |winner, index|
55       if vote.flatten.length < @candidates.length
56         implied_losers = @candidates.select { |c| not vote.include?(c) }
57         vote.push(implied_losers)
58       end
59       if vote.length - 1 == index
60         losers = []
61       else
62         losers = vote.flatten.last( vote.flatten.length - index - 1)
63       end
64
65       losers.each do |place|
66         place = [place] unless place.class == Array
67         place.each do |loser|
68           
69
70           @votes[winner] = Hash.new unless @votes.has_key?(winner)
71           @votes[loser] = Hash.new unless @votes.has_key?(loser)
72
73           if @votes[winner].has_key?(loser)
74             @votes[winner][loser] += 1
75           else
76             @votes[winner][loser] = 1
77           end
78
79           # make sure we have a comparable object
80           @votes[loser][winner] = 0 unless @votes[loser].has_key?( winner )
81         end
82       end
83     end
84   end
85
86   def results
87     if @results.size < 2 && (not @candidates.empty?)
88       tabulate
89     end
90     @results
91   end
92
93   def result
94     find_only_winner unless @winner
95     @winner
96   end
97
98   protected
99
100   def verify_vote(vote=nil)
101     vote.instance_of?( Array ) and
102       vote == vote.uniq
103   end
104
105   def tabulate
106     find_only_winner unless @winner
107     until @candidates.empty? 
108       aResult = resultFactory( self )
109       @results << aResult.winners
110       filter_out(aResult)
111     end
112   end
113
114   def find_only_winner
115     @winner = resultFactory( self )
116     @results << @winner.winners
117     filter_out(@winner)
118   end
119
120 end
121
122 class PureCondorcetVote < CondorcetVote
123   def result
124     PureCondorcetResult.new(self)
125   end
126 end
127
128 class CloneproofSSDVote < CondorcetVote
129   def resultFactory(init)
130     CloneproofSSDResult.new(init)
131   end
132
133 end
134
135
136 ##################################################################
137 ## CondorcetResult Classes and SubClasses
138 ##
139 ## The CondorcetResult class is subclassed by the PureCondorcetResult
140 ## and the CloneproofSSDResult classes but should not be used
141 ## directly.
142
143 class CondorcetResult < ElectionResult
144   def initialize(voteobj=nil)
145     unless voteobj and voteobj.kind_of?( CondorcetVote )
146       raise ArgumentError, "You must pass a CondorcetVote array.", caller
147     end
148     super(voteobj)
149   end
150
151   protected
152
153   def defeats(candidates=nil, votes=nil)
154     candidates = @election.candidates unless candidates
155     votes = @election.votes unless votes
156
157     defeats = Array.new
158     candidates = [candidates] unless candidates.class == Array
159     candidates.each do |candidate|
160       candidates.each do |challenger|
161         next if candidate == challenger
162         if votes[candidate][challenger] > votes[challenger][candidate]
163           defeats << [ candidate, challenger ]
164         end
165       end
166     end
167
168     defeats
169   end
170
171 end
172
173 class PureCondorcetResult < CondorcetResult
174   def initialize(voteobj=nil)
175     super(voteobj)
176     self.condorcet()
177   end
178
179   protected
180   def condorcet
181     votes = @election.votes
182     candidates = @election.candidates
183
184     victors = Hash.new
185     candidates.each do |candidate|
186       victors[candidate] = Array.new
187     end
188
189     self.defeats.each do |pair|
190       winner, loser = *pair
191       victors[winner] << loser
192     end
193
194     winners = @election.candidates.find_all do |candidate|
195         victors[candidate].length == @election.candidates.length - 1
196     end
197
198     @winners << winners if winners.length == 1
199   end
200 end
201
202 class CloneproofSSDResult < CondorcetResult
203   def initialize(voteobj=nil)
204     super(voteobj)
205     @winners = self.cpssd()
206   end
207
208   protected
209
210   def cpssd
211     votes = @election.votes
212     candidates = *@election.candidates
213
214     def in_schwartz_set?(candidate, candidates, transitive_defeats)
215       candidates.each do |challenger|
216         next if candidate == challenger
217
218         if transitive_defeats.include?( [ challenger, candidate ] ) and
219             not transitive_defeats.include?( [ candidate, challenger ] )
220           return false
221         end
222       end
223       return true
224     end
225
226     loop do
227
228       # see the array with the standard defeats
229       transitive_defeats = self.defeats(candidates, votes)
230       defeats_hash = Hash.new
231       transitive_defeats.each { |td| defeats_hash[td] = 1 }
232
233       candidates = [candidates] unless candidates.class == Array
234       candidates.each do |cand1|
235         candidates.each do |cand2|
236           unless cand1 == cand2
237             candidates.each do |cand3|
238               if not cand2 == cand3 and 
239                   not cand1 == cand3 and 
240                   defeats_hash[[cand2, cand1]] and
241                   defeats_hash[[cand1, cand3]] and
242                   not defeats_hash[[cand2, cand3]] 
243                 transitive_defeats << [cand2, cand3]
244                 defeats_hash[[cand2, cand3]] = 1
245               end
246             end
247           end
248         end
249       end
250
251       schwartz_set = Array.new
252       candidates.each do |candidate|
253         if in_schwartz_set?(candidate, candidates, transitive_defeats)
254           schwartz_set << candidate
255         end
256       end
257
258       candidates = schwartz_set
259
260       # look through the schwartz set now for defeats
261       defeats = self.defeats(candidates, votes)
262       
263       # it's a tie or there's only one option
264       break if defeats.length == 0
265
266       def is_weaker_defeat?( pair1, pair2 )
267         votes = @election.votes
268         if votes[pair1[0]][pair1[1]] > votes[pair2[0]][pair2[1]]
269           return true
270         elsif votes[pair1[0]][pair1[1]] == votes[pair2[0]][pair2[1]] and
271             votes[pair1[1]][pair1[0]] > votes[pair2[1]][pair2[0]]
272           return true
273         else
274           false
275         end
276       end
277       
278       defeats.sort! do |pair1, pair2|
279         if is_weaker_defeat?( pair1, pair2 ) 
280           +1
281         elsif is_weaker_defeat?( pair2, pair1 ) 
282           -1
283         else
284           0
285         end
286       end
287  
288       votes[defeats[0][0]][defeats[0][1]] = 0
289       votes[defeats[0][1]][defeats[0][0]] = 0
290       
291     end
292
293     return candidates
294   end
295
296 end

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