chiark / gitweb /
stv: wip, delay transfer
[appendix-a6.git] / stv
1 #!/usr/bin/perl -w
2 #
3 # Does STV according to
4 #  http://www.rosenstiel.co.uk/stvrules/av/index.htm
5
6 use strict;
7 use utf8;
8 use autodie;
9 #use bigrat;
10 use Data::Dumper;
11 use List::Util qw(sum);
12 use List::MoreUtils qw(nsort_by);
13
14 # vote is
15 #  { Voter => opaque,
16 #    Prefs => [ list ],
17 #    Weight => 1.0 }
18
19 our $stage=0;
20 our @allvotes;
21
22 our $places = shift @ARGV;
23 die unless $places eq ($places + 0);
24
25 open DEBUG, ">.stv.log" or die $!;
26
27 while (<>) {
28     next if m/^\w+$/;
29     m/^(\w+) ([A-Z]+)$/ or die "$_ ?";
30     my $prefs = $1;
31     my $vote = {
32         Voter => $1,
33         Weight => 1.0,
34         Prefs => [ split //, $prefs ],
35     };
36     push @allvotes, $vote;
37 }
38
39 sub pr ($) {
40     my ($f) = @_;
41     return sprintf "%10.6f=%-10s", $f, $f;
42 }
43
44 sub votelog ($$) {
45     my ($vote,$m) = @_;
46     push @{ $vote->{Log} }, "stage $stage: $m";
47 }
48
49 sub filterout ($$) {
50     my ($cand, $why) = @_;
51     foreach my $vote (@allvotes) {
52         my $oldprefs = $vote->{Prefs};
53         my @prefs = grep { $_ ne $cand } $oldprefs;
54         next if @prefs == @$oldprefs;
55         votelog $vote, "crossed out candidate $cand: $why";
56     }
57 }
58
59 our @elected; # $elected[] = $candidate
60
61 our @unsorted = @allvotes;
62
63 our %sorted;
64 # $sorted{$firstpref}{Votes} = [ $vote, ... ]
65 # $sorted{$firstpref}{Cand} = $firstpref
66 # $sorted{$firstpref}{Total} = $totalweight
67 our @surpluses; # values same as %sorted
68
69 our @exhausted; # votes
70
71 our %continuing; # $continuing{$candidate}=1
72
73 our @stagerecord; # $stagerecord[]{$candidate} = $total
74
75 foreach my $vote (@allvotes) {
76     $continuing{$_}=1 foreach @{ $vote->{Prefs} };
77 }
78
79 sub equalpiles ($@) {
80     my ($how, @sorted) = @_;
81     return () unless @sorted;
82     my $s = $sorted[0];
83     my $eqtotal = $s->{Total};
84     my $count = 0;
85     while ($count < @sorted && $sorted[$count]{Total} == $eqtotal) {
86         printf "%7s %10s\n", $how, $sorted[$count]{Cand};
87         $count++;
88     }
89     return @sorted[ 0 .. $count-1 ];
90 }
91
92 sub historically_prefer ($@) {
93     my ($signum, @choices) = @_;
94
95     return $choices[0] if @choices < 2;
96
97     my $compare = sub {
98         foreach my $sr (@stagerecord) {
99             my $d = $sr->{ $a->{Cand} } <=> $sr->{ $b->{Cand} };
100             return $d * $signum if $d;
101         }
102         return 0;
103     };
104
105     @choices = sort $compare, @choices;
106     $a = $choices[0];
107     my $numequal = 0;
108     for (;;) {
109         last unless $numequal >= @choices;
110         $b = $choices[$numequal];
111         last if $compare->();
112     }
113
114     die 'random choice unimplemented' if $numequal > 1;
115     return $choices[0];
116 }
117
118 for (;;) {
119     $stage++;
120
121     print DEBUG "#################### $stage ####################\n",
122         Data::Dumper->Dump(
123 [ \@stagerecord, \@elected, \@unsorted, \%sorted, \@surpluses, \%continuing ],
124 [qw( _@stagerecord _@elected _@unsorted _%sorted _@surpluses _%continuing )]
125            );
126
127     while (my $vote = shift @unsorted) {
128         my ($firstpref) = grep { $continuing{$_} } @{ $vote->{Prefs} };
129         if (!defined $firstpref) {
130             votelog $vote, "ballot exhausted";
131             push @exhausted, $vote;
132         } else {
133             push @{ $sorted{$firstpref}{Votes} }, $vote;
134         }
135     }
136     $sorted{$_}{Cand} = $_ foreach keys %sorted;
137     foreach my $firstpref (sort keys %sorted) {
138         foreach my $vote (@{ $sorted{$firstpref}{Votes} }) {
139             votelog $vote, "counted $vote->{Weight} for $firstpref";
140             $sorted{$firstpref}{Total} += $vote->{Weight};
141         }
142     }
143     my @sorted;
144     my $sort_update = sub {
145         @sorted = nsort_by { -$_->{Total} } values %sorted;
146     };
147     $sort_update->();
148
149     push @stagerecord, { map { ($_->{Cand}, $_->{Total}) } @sorted };
150
151     my $totalvalid = 0;
152     my $countvalid = sub {
153         my ($l, $what) = @_;
154         foreach my $s (@$l) {
155             printf "%-7s %10s %s\n", $what, $s->{Cand}, pr $s->{Total};
156             $totalvalid += $s->{Total};
157         }
158     };
159     $countvalid->(\@sorted,    '1stpref');
160     $countvalid->(\@surpluses, 'surplus');
161
162     printf "%7s %10s %s\n", 'TOTAL', '', pr $totalvalid;
163
164     unless ($totalvalid > 0) {
165         printf "No more votes!\n";
166         last;
167     }
168
169     my $placesremain = $places - @elected;
170
171     unless ($placesremain > 0) {
172         printf "Complete.\n";
173         last;
174     }
175
176     my $quota = $totalvalid / ($placesremain + 1);
177     printf "%7s %10s %s\n", '', 'quota', pr $quota;
178
179     my $need_to_transfer_surplus = 1;
180
181     # Look for people to elect.
182     # We elect as many as we can, rather than recomputing the (lower) quota
183     # (ERS rules 5.4.9)
184     for (;;) {
185         my $s = $sorted[0];
186         my $topvoters = $s->{Weight};
187         my $surplus = $topvoters - $quota;
188         last unless $surplus > 0;
189
190         printf "%7s %10s\n", 'ELECTED', $s->{Cand};
191         push @elected, $s->{Cand};
192
193         my $derate = $topvoters / $surplus;
194         printf "%7s %10s\n", 'derate', $s->{Cand}, pr $derate;
195
196         foreach my $vote (@{ $s->{Votes} }) {
197             votelog $vote, "elected $s->{Cand}, derated $derate";
198             $vote->{Weight} /= $derate;
199         }
200         push @surpluses, $s;
201         delete $sorted{ $s->{Cand} };
202         delete $continuing{ $s->{Cand} };
203
204         $sort_update->();
205         $need_to_transfer_surplus = 0;
206         # before actually transferring a surplus, we will consider
207         # eliminating, and then reconsider with a lower quota
208     }
209
210     my $deferredsurplus = sum map { $_->{Total} } @surpluses;
211     printf "%7s %10s %s\n", 'def.srp', 'total', pr $deferredsurplus;
212
213     # Look for people to eliminate
214     # We eliminate before trying to transfer surpluses
215     # ERS 5.2.5
216     for (;;) {
217         last unless @sorted;
218
219         my @elim = equalpiles 'elim?', reverse @sorted;
220         my $elimvote = sum map { $_->{Total} } @elim;
221         my $elimvotetotal = $elimvote * scalar @elim;
222
223         if (@surpluses and $elimvotetotal > $deferredsurplus) {
224             printf "no-elim, un-defer\n";
225             last;
226         }
227
228         if ((scalar keys %continuing) - (scalar @elim) < $placesremain) {
229             # eliminate only one then, and try again
230             printf "elim-tie!\n";
231             @elim = historically_prefer -1, @elim;
232         }
233
234         foreach my $s (@elim) {
235             my $c = $s->{Cand};
236             printf "%7s %10s\n", 'ELIM', $c;
237             my $votes = $s->{Votes};
238             votelog $_, "failed to stop $c elimination" foreach @$votes;
239             delete $continuing{$c};
240             delete $sorted{$c};
241             push @unsorted, @$votes;
242         }
243         
244         $sort_update->();
245         $need_to_transfer_surplus = 0;
246     }
247     
248     next unless $need_to_transfer_surplus;
249
250     @surpluses = nsort_by { $_->{Total} }, @surpluses;
251     my @surplusxfer = equalpiles 'xfer?', @surpluses;
252     die unless @surplusxfer;
253
254     if (@surplusxfer > 1) {
255         @surplusxfer = historically_prefer +1, @surplusxfer;
256     }
257
258     my $s = $surplusxfer[0];
259     my $c = $s->{Cand};
260     printf "%7s %10s\n", 'xfer', $c;
261     my $votes = $s->{Votes};
262     votelog $_, "surplus transferred" foreach @$votes;
263     @surpluses = grep { $_->{Cand} ne $c } @surpluses;
264     push @unsorted, @$votes;
265 }
266
267 print "done.\n";