chiark / gitweb /
openstvoutput24compare; wip
[appendix-a6.git] / stv
diff --git a/stv b/stv
index 762da63..3c6160e 100755 (executable)
--- a/stv
+++ b/stv
@@ -3,10 +3,26 @@
 # Does STV according to
 #  http://www.rosenstiel.co.uk/stvrules/av/index.htm
 
+# Usage:
+#  ./stv [TIEBREAK ...] PLACES [INPUT-FILES ...]
+#
+# PLACES is the number of seats to be filled
+#
+# INPUT-FILES are in the format:
+#    VOTER PQRST
+# where P, Q, R, etc. are candidates.  Candidates
+# must be single letters.
+#
+# Each TIEBREAK is
+#   P,Q,... 
+
 use strict;
 use utf8;
 use autodie;
 use bigrat;
+use Carp;
+use Data::Dumper;
+use List::Util qw(sum0);
 use List::MoreUtils qw(nsort_by);
 
 # vote is
@@ -17,13 +33,34 @@ use List::MoreUtils qw(nsort_by);
 our $stage=0;
 our @allvotes;
 
+our %tiebreak; # $tiebreak{ winningcand }{ losingcand } = 1
+
+while (@ARGV && $ARGV[0] =~ m/[<>]/) {
+    my ($losers, $winners) = ($? eq '<' ? ($`, $') : ($', $`));
+    my @losers = sort split /\,/, $losers;
+    my @winners = sort split /\,/, $winners;
+    die "@losers @winners" if @losers>1 && @winners>1;
+    my @all = sort @losers, @winners;
+    my $record = sub {
+       my ($how, $howers) = @_;
+       return unless @$howers == 1;
+       die "@all $how" if defined $tiebreak{$how}{"@all"};
+       $tiebreak{$how}{"@all"} = $howers->[0];
+    };
+    $record->('winner', \@winners);
+    $record->('loser',  \@losers);
+    shift @ARGV;
+}    
+
 our $places = shift @ARGV;
 die unless $places eq ($places + 0);
 
+open DEBUG, ">.stv.log" or die $!;
+
 while (<>) {
     next if m/^\w+$/;
     m/^(\w+) ([A-Z]+)$/ or die "$_ ?";
-    my $prefs = $1;
+    my $prefs = $2;
     my $vote = {
         Voter => $1,
        Weight => 1.0,
@@ -34,7 +71,8 @@ while (<>) {
 
 sub pr ($) {
     my ($f) = @_;
-    return sprintf "%10.6f=%-10s", $f, $f;
+    confess unless defined $f;
+    return sprintf "%10.6f = %-10s", $f, $f;
 }
 
 sub votelog ($$) {
@@ -42,16 +80,6 @@ sub votelog ($$) {
     push @{ $vote->{Log} }, "stage $stage: $m";
 }
 
-sub filterout ($$) {
-    my ($cand, $why) = @_;
-    foreach my $vote (@allvotes) {
-       my $oldprefs = $vote->{Prefs};
-       my @prefs = grep { $_ ne $cand } $oldprefs;
-       next if @prefs == @$oldprefs;
-       votelog $vote, "crossed out candidate $cand: $why";
-    }
-}
-
 our @elected; # $elected[] = $candidate
 
 our @unsorted = @allvotes;
@@ -60,7 +88,6 @@ our %sorted;
 # $sorted{$firstpref}{Votes} = [ $vote, ... ]
 # $sorted{$firstpref}{Cand} = $firstpref
 # $sorted{$firstpref}{Total} = $totalweight
-our @sorted; # values same as %sorted
 our @surpluses; # values same as %sorted
 
 our @exhausted; # votes
@@ -69,6 +96,17 @@ our %continuing; # $continuing{$candidate}=1
 
 our @stagerecord; # $stagerecord[]{$candidate} = $total
 
+sub voteliveprefs ($) {
+    my ($vote) = @_;
+    grep { $continuing{$_} } @{ $vote->{Prefs} };
+}
+
+sub votelogfull ($$) {
+    my ($vote,$m) = @_;
+    votelog $vote, $m;
+    votelog $vote, ("continuing prefs: ". join ' ', voteliveprefs $vote);
+}
+
 foreach my $vote (@allvotes) {
     $continuing{$_}=1 foreach @{ $vote->{Prefs} };
 }
@@ -78,18 +116,97 @@ sub equalpiles ($@) {
     return () unless @sorted;
     my $s = $sorted[0];
     my $eqtotal = $s->{Total};
-    my $count = 0;
-    while ($count < @$sorted && $sorted[$count]{Total} == $eqtotal) {
-       printf "%7s %10s\n", $how, $sorted[$count]{Cand};
+    my $count = 0/1;
+    while ($count < @sorted && $sorted[$count]{Total} == $eqtotal) {
+       printf "%7s %10s %s\n", $how, $sorted[$count]{Cand},
+           pr $sorted[$count]{Total};
        $count++;
     }
-    
+    return @sorted[ 0 .. $count-1 ];
+}
+
+sub historically_prefer ($@) {
+    my ($signum, @choices) = @_;
+    # $signum==+1 means choose candidates with more early preferences
+
+    return $choices[0] if @choices < 2;
+
+    my $compare = sub {
+       foreach my $sr (@stagerecord) {
+           my $d = ($sr->{ $a->{Cand} }//0) <=> ($sr->{ $b->{Cand} }//0);
+           return -$d * $signum if $d;
+       }
+       return 0;
+    };
+
+    @choices = sort $compare @choices;
+
+    print DEBUG "historically_prefer\n",
+       Data::Dumper->Dump([\@choices, \@stagerecord],
+                          [qw(_@choices _@stagerecord)]);
+
+    foreach my $s (@choices) {
+       my $c = $s->{Cand};
+       printf " %6s %10s |", 'tiebrk', $c;
+       foreach my $sr (@stagerecord) {
+           my $p = pr($sr->{$c} // 0);
+           $p =~ s/\.0+\b//g;
+           $p =~ s/ //g;
+           print "$p|";
+       }
+       print "\n";
+    }
+
+    $a = $choices[0];
+    my $numequal = 1;
+    for (;;) {
+       last if $numequal >= @choices;
+       $b = $choices[$numequal];
+       last if $compare->();
+       $numequal++;
+    }
+
+    if ($numequal > 1) {
+       my $how = $signum > 0 ? 'winner' : 'loser';
+        my @all = sort map { $_->{Cand} } @choices[ 0 .. $numequal-1 ];
+       my $hower = $tiebreak{$how}{"@all"};
+       if (defined $hower) {
+           printf "%7.7s %10s !!!!!!!!!!\n", "TIE".(uc $how), $hower;
+           return grep { $_->{Cand} eq $hower } @choices;
+       }
+       die "need tie break for $how between @all\n";
+    }
+
+    return $choices[0];
+}
+
+foreach my $c (keys %continuing) {
+    $sorted{$c} = {
+        Cand => $c,
+        Votes => [],
+    };
+}
 
 for (;;) {
     $stage++;
 
+    printf "----- stage %d -----\n", $stage;
+
+    print DEBUG "#################### $stage ####################\n",
+       Data::Dumper->Dump(
+[ \@stagerecord, \@elected, \@unsorted, \%sorted, \@surpluses, \%continuing ],
+[qw( _@stagerecord _@elected _@unsorted _%sorted _@surpluses _%continuing )]
+          );
+
+    my $placesremain = $places - @elected;
+
+    unless ($placesremain > 0) {
+       printf "Complete: @elected\n";
+       last;
+    }
+
     while (my $vote = shift @unsorted) {
-       my ($firstpref) = grep { $continuing{$_} } @{ $vote->{Prefs} };
+       my ($firstpref) = voteliveprefs $vote;
        if (!defined $firstpref) {
            votelog $vote, "ballot exhausted";
            push @exhausted, $vote;
@@ -97,22 +214,25 @@ for (;;) {
            push @{ $sorted{$firstpref}{Votes} }, $vote;
        }
     }
-    $sorted{$_}{Cand} = $_ foreach keys %sorted;
     foreach my $firstpref (sort keys %sorted) {
        foreach my $vote (@{ $sorted{$firstpref}{Votes} }) {
-           votelog $vote, "counted $vote->{Weight} for $firstpref";
-           $sorted{$firstpref}{Total} += $vote->{Weight};
+           votelog $vote, "counted for $firstpref ".pr $vote->{Weight};
        }
     }
     my @sorted;
-    my $sort_update = sub {
+    my $things_update = sub {
+       foreach my $s (values %sorted) {
+           $s->{Total} = sum0 map { $_->{Weight} } @{ $s->{Votes } };
+       }
        @sorted = nsort_by { -$_->{Total} } values %sorted;
     };
-    $sort_update->();
+    $things_update->();
+
+    print DEBUG "SORTED\n", Dumper(\@sorted);
 
     push @stagerecord, { map { ($_->{Cand}, $_->{Total}) } @sorted };
 
-    my $totalvalid = 0;
+    my $totalvalid = 0/1;
     my $countvalid = sub {
        my ($l, $what) = @_;
        foreach my $s (@$l) {
@@ -123,73 +243,134 @@ for (;;) {
     $countvalid->(\@sorted,    '1stpref');
     $countvalid->(\@surpluses, 'surplus');
 
-    printf "%7s %10s %s\n", 'TOTAL', '', pr $totalvalid;
+    printf "%7s %10s %s\n", 'TOTAL', '-----', pr $totalvalid;
 
     unless ($totalvalid > 0) {
        printf "No more votes!\n";
        last;
     }
 
-    my $placesremain = $places - @elected;
-
-    unless ($placesremain > 0) {
-       printf "Complete.\n";
-       last;
-    }
-
     my $quota = $totalvalid / ($placesremain + 1);
-    printf "%7s %10s %s\n", '', 'quota', pr $quota;
+    printf "%7s %10s %s\n", 'quota', '', pr $quota;
 
     my $need_to_transfer_surplus = 1;
 
+    my @newsurpluses;
+
     # Look for people to elect.
     # We elect as many as we can, rather than recomputing the (lower) quota
     # (ERS rules 5.4.9)
     for (;;) {
        my $s = $sorted[0];
-       my $topvoters = $s->{Weight};
+       my $topvoters = $s->{Total};
        my $surplus = $topvoters - $quota;
-       last unless $surplus > 0;
+       last unless $surplus >= 0;
+       last unless $placesremain;
+
+       my @elect = equalpiles 'elect?', @sorted;
 
-       printf "%7s %10s\n", 'ELECTED', $s->{Cand};
-       push @elected, $s->{Cand};
+       if (@elect > $placesremain) {
+           # oh my god
+           @elect = historically_prefer +1, @elect;
+           printf "%7s %10s\n", 'tie!', $elect[0]{Cand};
+       }
 
-       my $derate = $topvoters / $surplus;
-       printf "%7s %10s\n", 'derate', $s->{Cand}, pr $derate;
+       foreach $s (@elect) {
+           printf "%7s %10s ***************\n", 'ELECTED', $s->{Cand};
+           push @elected, $s->{Cand};
 
-       foreach my $vote (@{ $s->{Votes} }) {
-           votelog $vote, "elected $s->{Cand}, derated $weightmult";
-           $vote->{Weight} /= $derate;
+           foreach my $vote (@{ $s->{Votes} }) {
+               votelog $vote, "elected $s->{Cand}";
+           }
+
+           $s->{Surplus} = $surplus;
+           push @newsurpluses, $s;
+           delete $sorted{ $s->{Cand} };
+           delete $continuing{ $s->{Cand} };
+           $placesremain--;
        }
+
+       $things_update->();
+    }
+
+    foreach my $s (@newsurpluses) {
+       # calculate the transfer value of each surplus
+       # we do this simultaneously, but based on the number of
+       # continuing candidates (excluding all the ones elected already)
+       # ERS rule 5.3.3
+
+       my $votes = $s->{Votes};
+       my $surplus = $s->{Surplus};
+       my $transferrable =
+           sum0
+           map { $_->{Weight} }
+           grep { !!voteliveprefs $_ }
+           @$votes;
+
+       my $derate = 1/1;
+       printf "%7s %10s %s\n", 'xfrable', $s->{Cand}, pr $transferrable;
+       if ($transferrable > $surplus) {
+           $derate = $transferrable / $surplus;
+           printf "%7s %10s %s\n", 'derate', $s->{Cand}, pr $derate;
+           foreach my $vote (@{ $s->{Votes} }) {
+               votelog $vote, "part of surplus, derated ". pr $derate;
+               $vote->{Weight} /= $derate;
+           }
+       }
+       $s->{Total} = $transferrable / $derate;
+
        push @surpluses, $s;
-       delete %sorted{ $s->{Cand} };
-       delete $continuing{ $s->{Cand} };
 
-       $sort_update->();
+       $things_update->();
+       printf "%7s %10s %s\n", 'surplus', $s->{Cand}, pr $s->{Total};
+
        $need_to_transfer_surplus = 0;
        # before actually transferring a surplus, we will consider
        # eliminating, and then reconsider with a lower quota
     }
 
-    my $deferredsurplus = sum map { $_->{Total} } @surpluses;
-    printf "%7s %10s %s\n", 'def.srp', 'total', pr $deferredsurplus;
+    my $deferredsurplus = sum0 map { $_->{Total} } @surpluses;
+    printf "%18s %s\n", 'deferred surplus', pr $deferredsurplus;
 
     # Look for people to eliminate
     # We eliminate before trying to transfer surpluses
     # ERS 5.2.5
+    my $elimvotebefore = 0/1;
     for (;;) {
        last unless @sorted;
 
-       my @elim = equalpiles 'elim?', reverse @sorted;
-       my $elimvote = sum map { $_->{Total} } @elim;
-       my $elimvotetotal = $elimvote * scalar @elim;
+       if ($elimvotebefore) {
+           printf "%18s %s\n", 'elimination, sofar', pr $elimvotebefore;
+       } elsif (@surpluses) {
+           printf "%18s\n", 'elimination, maybe';
+       } else {
+           printf "%18s\n", 'elimination, starts';
+       }
 
-       if (@surpluses and $elimvotetotal > $deferredsurplus) {
-           printf "no-elim, un-defer\n";
-           last;
+       my @elim = equalpiles 'elim?', reverse @sorted;
+       my $elimvotenow = sum0 map { $_->{Total} } @elim;
+
+       if (@surpluses || $elimvotebefore) {
+           # rule 5.2.2
+           if (@sorted == @elim) {
+               printf "%18s\n", 'no-elim (all-equal)';
+               last;
+           }
+           my $nextup = $sorted[ $#sorted - @elim ];
+           printf "%7s %10s %s\n", 'nextup', $nextup->{Cand},
+               pr $nextup->{Total};
+           my $aheadby = $nextup->{Total} - ($elimvotenow + $elimvotebefore);
+           unless ($deferredsurplus <= $aheadby) {
+               # rule 5.2.2 (b)
+               printf "%18s %s\n", 'no-elim (nextup)', pr $aheadby;
+               last;
+           }
        }
 
-       if ((scalar keys %continuing) - (scalar @elim) < $placesremain) {
+       my $elim_tie =
+           @elim > 1 &&
+           (scalar keys %continuing) - (scalar @elim) < $placesremain;
+       if ($elim_tie) {
            # eliminate only one then, and try again
            printf "elim-tie!\n";
            @elim = historically_prefer -1, @elim;
@@ -197,21 +378,23 @@ for (;;) {
 
        foreach my $s (@elim) {
            my $c = $s->{Cand};
-           printf "%7s %10s\n", 'ELIM', $c;
+           printf "%7s %10s %s\n", 'ELIM', $c, '----------';
            my $votes = $s->{Votes};
-           votelog $_, "failed to stop $c elimination" foreach @$votes;
-           delete %continuing{$c};
-           delete %sorted{$c};
+           votelogfull $_, "failed to stop $c elimination" foreach @$votes;
+           $elimvotebefore += $s->{Total};
+           delete $continuing{$c};
+           delete $sorted{$c};
            push @unsorted, @$votes;
        }
        
-       $sort_update->();
+       $things_update->();
        $need_to_transfer_surplus = 0;
+       last if $elim_tie; # no more, then!
     }
     
     next unless $need_to_transfer_surplus;
 
-    @surpluses = nsort_by { $_->{Total} }, @surpluses;
+    @surpluses = nsort_by { $_->{Total} } @surpluses;
     my @surplusxfer = equalpiles 'xfer?', @surpluses;
     die unless @surplusxfer;
 
@@ -223,9 +406,19 @@ for (;;) {
     my $c = $s->{Cand};
     printf "%7s %10s\n", 'xfer', $c;
     my $votes = $s->{Votes};
-    votelog $_, "surplus transferred" foreach @$votes;
+    votelogfull $_, "surplus transferred" foreach @$votes;
     @surpluses = grep { $_->{Cand} ne $c } @surpluses;
     push @unsorted, @$votes;
 }
 
+open VL, ">.stv.votes" or die $!;
+foreach my $vote (@allvotes) {
+    print VL "----------------------------------------\n";
+    print VL "voter $vote->{Voter}\n";
+    print VL "prefs ". (join " ", @{ $vote->{Prefs} }). "\n";
+    print VL $_, "\n" foreach @{ $vote->{Log} };
+}
+print VL "========================================\n";
+close VL;
+
 print "done.\n";