simplify access to full results - now available as voteobject.results,
[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   def defeats(candidates=nil, votes=nil)
153     candidates = @election.candidates unless candidates
154     votes = @election.votes unless votes
155
156     defeats = Array.new
157     candidates = [candidates] unless candidates.class == Array
158     candidates.each do |candidate|
159       candidates.each do |challenger|
160         next if candidate == challenger
161         if votes[candidate][challenger] > votes[challenger][candidate]
162           defeats << [ candidate, challenger ]
163         end
164       end
165     end
166
167     defeats
168   end
169
170 end
171
172 class PureCondorcetResult < CondorcetResult
173   def initialize(voteobj=nil)
174     super(voteobj)
175     self.condorcet()
176   end
177
178   protected
179   def condorcet
180     votes = @election.votes
181     candidates = @election.candidates
182
183     victors = Hash.new
184     candidates.each do |candidate|
185       victors[candidate] = Array.new
186     end
187
188     self.defeats.each do |pair|
189       winner, loser = *pair
190       victors[winner] << loser
191     end
192
193     winners = @election.candidates.find_all do |candidate|
194         victors[candidate].length == @election.candidates.length - 1
195     end
196
197     @winners << winners if winners.length == 1
198   end
199 end
200
201 class CloneproofSSDResult < CondorcetResult
202   def initialize(voteobj=nil)
203     super(voteobj)
204     @winners = self.cpssd()
205   end
206
207   protected
208   def cpssd
209     votes = @election.votes
210     candidates = *@election.candidates
211
212     def in_schwartz_set?(candidate, candidates, transitive_defeats)
213       candidates.each do |challenger|
214         next if candidate == challenger
215
216         if transitive_defeats.include?( [ challenger, candidate ] ) and
217             not transitive_defeats.include?( [ candidate, challenger ] )
218           return false
219         end
220       end
221       return true
222     end
223
224     loop do
225
226       # see the array with the standard defeats
227       transitive_defeats = self.defeats(candidates, votes)
228
229       candidates = [candidates] unless candidates.class == Array
230       candidates.each do |cand1|
231         candidates.each do |cand2|
232           candidates.each do |cand3|
233             if transitive_defeats.include?( [ cand2, cand1 ] ) and
234                 transitive_defeats.include?( [ cand1, cand3 ] ) and
235                 not transitive_defeats.include?( [ cand2, cand3 ] ) and
236                 not cand2 == cand3
237               transitive_defeats << [ cand2, cand3 ]
238             end
239           end
240         end
241       end
242
243       schwartz_set = Array.new
244       candidates.each do |candidate|
245         if in_schwartz_set?(candidate, candidates, transitive_defeats)
246           schwartz_set << candidate
247         end
248       end
249
250       candidates = schwartz_set
251
252       # look through the schwartz set now for defeats
253       defeats = self.defeats(candidates, votes)
254       
255       # it's a tie or there's only one option
256       break if defeats.length == 0
257
258       def is_weaker_defeat?( pair1, pair2 )
259         votes = @election.votes
260         if votes[pair1[0]][pair1[1]] > votes[pair2[0]][pair2[1]]
261           return true
262         elsif votes[pair1[0]][pair1[1]] == votes[pair2[0]][pair2[1]] and
263             votes[pair1[1]][pair1[0]] > votes[pair2[1]][pair2[0]]
264           return true
265         else
266           false
267         end
268       end
269       
270       defeats.sort! do |pair1, pair2|
271         if is_weaker_defeat?( pair1, pair2 ) 
272           +1
273         elsif is_weaker_defeat?( pair2, pair1 ) 
274           -1
275         else
276           0
277         end
278       end
279  
280       votes[defeats[0][0]][defeats[0][1]] = 0
281       votes[defeats[0][1]][defeats[0][0]] = 0
282       
283     end
284
285     return candidates
286   end
287
288 end

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