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9-5. vcoptで最強のポケモン3匹を決める

やること

いまポケモンは809種類いるらしいです。あれ?251匹くらいじゃありませんでした?と言うとだいたいの世代がバレてしまいそうです。ポケモンバトルでは3対3がスタンダードだそうですので、あらゆるタイプに対応できる最強の3匹を、遺伝的アルゴリズムを使って選出してみましょう。

実行環境

WinPython - Browse /WinPython_3.5/3.5.3.1 at SourceForge.net
Portable Scientific Python 2/3 32/64bit Distribution for Windows

ポケモンのデータベース

全ポケモンのデータベースはこちらを使わせていただきました。

タイプ別相性表は公式のものを使わせていただきました。(え、フェアリータイプなんてあるの!?)

バトルに役立つ! タイプ相性表を公開!|『ポケットモンスター サン・ムーン』公式サイト
『ポケットモンスター サン・ムーン』公式サイト。『ポケットモンスター』シリーズ最新作。『ポケットモンスター サン・ムーン』、ニンテンドー3DSで、2016年11月18日(金)、世界で発売!

最強の3匹の定義

3匹を選出し、全ポケモンに対して攻撃させて、「こうかばつぐん」が取れる相手の数をスコアとします。つまり、できるだけ多種類のポケモンに対応可能な万能チームを最強とします。

簡単のために、3匹は自分がもつタイプの攻撃を行うとし、お互いの「とくせい」などは考慮しません。めざパ氷とかもありません。

pip, import

今回はグラフ中で日本語を表示したいので、こちらをpipします。

pip install japanize-matplotlib

今回使うパッケージをインポートします。

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import japanize_matplotlib
from vcopt import vcopt

全ポケモンデータの読み込み

上の「pokemon_status.csv」の全行、2~4列目を読み込みます。

#============================
#全ポケモンデータの読み込み
#============================
#ファイル名
file = open('pokemon_status.csv', 'r')
#
data = []
#1行目はラベルなのでカラ読み
label = file.readline().split(',')[1:4]
#2行目以降を読み込む
while 1:
    tmp = file.readline().split(',')[1:4]
    if len(tmp) > 1:
        data.append(tmp)
    else:
        break
file.close()
print('ポケモンの数:{}'.format(len(data)))
print('ラベル:{}'.format(label))
print('ポケモンID=0:{}'.format(data[0]))
print('ポケモンID=4:{}'.format(data[4]))
print('ポケモンID=9:{}'.format(data[9]))
ポケモンの数:841
ラベル:['ポケモン名', 'タイプ1', 'タイプ2']
ポケモンID=0:['フシギダネ', 'くさ', 'どく']
ポケモンID=4:['ヒトカゲ', 'ほのお', '']
ポケモンID=9:['ゼニガメ', 'みず', '']

あれ、841匹います。メガシンカを含んでいるのでしょうか?841匹から3匹を選ぶ組み合わせ総数は98,783,860通りです。

タイプ別相性表の用意

おそろしいことに手入力です。注意点として、タイプを1つしかもたないポケモンは、データベース上ではタイプ2が ” という感じで空のタイプをもっていますので、相性表も空のタイプに対応させています。

#============================
#タイプ相性表
#============================
table = {'':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':1.0,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':1.0,'こおり':1.0,'かくとう':1.0,'どく':1.0,'じめん':1.0,'ひこう':1.0,'エスパー':1.0,'むし':1.0,'いわ':1.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':1.0,'あく':1.0,'はがね':1.0,'フェアリー':1.0},
         'ノーマル':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':1.0,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':1.0,'こおり':1.0,'かくとう':1.0,'どく':1.0,'じめん':1.0,'ひこう':1.0,'エスパー':1.0,'むし':1.0,'いわ':0.5,'ゴースト':0.0,'ドラゴン':1.0,'あく':1.0,'はがね':0.5,'フェアリー':1.0},
         'ほのお':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':0.5,'みず':0.5,'でんき':1.0,'くさ':2.0,'こおり':2.0,'かくとう':1.0,'どく':1.0,'じめん':1.0,'ひこう':1.0,'エスパー':1.0,'むし':2.0,'いわ':0.5,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':1.0,'あく':1.0,'はがね':2.0,'フェアリー':1.0},
         'みず':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':2.0,'みず':0.5,'でんき':1.0,'くさ':0.5,'こおり':1.0,'かくとう':1.0,'どく':1.0,'じめん':2.0,'ひこう':1.0,'エスパー':1.0,'むし':1.0,'いわ':2.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':0.5,'あく':1.0,'はがね':1.0,'フェアリー':1.0},
         'でんき':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':1.0,'みず':2.0,'でんき':0.5,'くさ':0.5,'こおり':1.0,'かくとう':1.0,'どく':1.0,'じめん':0.0,'ひこう':2.0,'エスパー':1.0,'むし':1.0,'いわ':1.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':0.5,'あく':1.0,'はがね':1.0,'フェアリー':1.0},
         'くさ':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':0.5,'みず':2.0,'でんき':1.0,'くさ':0.5,'こおり':1.0,'かくとう':1.0,'どく':0.5,'じめん':2.0,'ひこう':0.5,'エスパー':1.0,'むし':0.5,'いわ':2.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':0.5,'あく':1.0,'はがね':0.5,'フェアリー':1.0},
         'こおり':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':0.5,'みず':0.5,'でんき':1.0,'くさ':2.0,'こおり':0.5,'かくとう':1.0,'どく':1.0,'じめん':2.0,'ひこう':2.0,'エスパー':1.0,'むし':1.0,'いわ':1.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':2.0,'あく':1.0,'はがね':0.5,'フェアリー':1.0},
         'かくとう':{'':1.0,'ノーマル':2.0,'ほのお':1.0,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':1.0,'こおり':2.0,'かくとう':1.0,'どく':0.5,'じめん':1.0,'ひこう':0.5,'エスパー':0.5,'むし':0.5,'いわ':2.0,'ゴースト':0.0,'ドラゴン':1.0,'あく':2.0,'はがね':2.0,'フェアリー':0.5},
         'どく':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':1.0,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':2.0,'こおり':1.0,'かくとう':1.0,'どく':0.5,'じめん':0.5,'ひこう':1.0,'エスパー':1.0,'むし':1.0,'いわ':0.5,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':1.0,'あく':1.0,'はがね':0.0,'フェアリー':2.0},
         'じめん':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':2.0,'みず':1.0,'でんき':2.0,'くさ':0.5,'こおり':1.0,'かくとう':1.0,'どく':2.0,'じめん':1.0,'ひこう':0.0,'エスパー':1.0,'むし':0.5,'いわ':2.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':1.0,'あく':1.0,'はがね':2.0,'フェアリー':1.0},
         'ひこう':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':1.0,'みず':1.0,'でんき':0.5,'くさ':2.0,'こおり':1.0,'かくとう':2.0,'どく':1.0,'じめん':1.0,'ひこう':1.0,'エスパー':1.0,'むし':2.0,'いわ':0.5,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':1.0,'あく':1.0,'はがね':0.5,'フェアリー':1.0},
         'エスパー':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':1.0,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':1.0,'こおり':1.0,'かくとう':2.0,'どく':2.0,'じめん':1.0,'ひこう':1.0,'エスパー':0.5,'むし':1.0,'いわ':1.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':1.0,'あく':0.0,'はがね':0.5,'フェアリー':1.0},
         'むし':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':0.5,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':2.0,'こおり':1.0,'かくとう':0.5,'どく':0.5,'じめん':1.0,'ひこう':0.5,'エスパー':2.0,'むし':1.0,'いわ':1.0,'ゴースト':0.5,'ドラゴン':1.0,'あく':2.0,'はがね':0.5,'フェアリー':0.5},
         'いわ':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':2.0,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':1.0,'こおり':2.0,'かくとう':0.5,'どく':1.0,'じめん':0.5,'ひこう':2.0,'エスパー':1.0,'むし':2.0,'いわ':1.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':1.0,'あく':1.0,'はがね':0.5,'フェアリー':1.0},
         'ゴースト':{'':1.0,'ノーマル':0.0,'ほのお':1.0,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':1.0,'こおり':1.0,'かくとう':1.0,'どく':1.0,'じめん':1.0,'ひこう':1.0,'エスパー':2.0,'むし':1.0,'いわ':1.0,'ゴースト':2.0,'ドラゴン':1.0,'あく':0.5,'はがね':1.0,'フェアリー':1.0},
         'ドラゴン':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':1.0,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':1.0,'こおり':1.0,'かくとう':1.0,'どく':1.0,'じめん':1.0,'ひこう':1.0,'エスパー':1.0,'むし':1.0,'いわ':1.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':2.0,'あく':1.0,'はがね':0.5,'フェアリー':0.0},
         'あく':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':1.0,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':1.0,'こおり':1.0,'かくとう':0.5,'どく':1.0,'じめん':1.0,'ひこう':1.0,'エスパー':2.0,'むし':1.0,'いわ':1.0,'ゴースト':2.0,'ドラゴン':1.0,'あく':0.5,'はがね':1.0,'フェアリー':0.5},
         'はがね':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':0.5,'みず':0.5,'でんき':0.5,'くさ':1.0,'こおり':2.0,'かくとう':1.0,'どく':1.0,'じめん':1.0,'ひこう':1.0,'エスパー':1.0,'むし':1.0,'いわ':2.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':1.0,'あく':1.0,'はがね':0.5,'フェアリー':2.0},
         'フェアリー':{'':1.0,'ノーマル':1.0,'ほのお':0.5,'みず':1.0,'でんき':1.0,'くさ':1.0,'こおり':1.0,'かくとう':2.0,'どく':0.5,'じめん':1.0,'ひこう':1.0,'エスパー':1.0,'むし':1.0,'いわ':1.0,'ゴースト':1.0,'ドラゴン':2.0,'あく':2.0,'はがね':0.5,'フェアリー':1.0}}

print(table['ほのお']['くさ'])
2.0

table[‘ほのお’][‘くさ’] は「ほのお→くさ」の攻撃を意味し、ダメージ倍率2.0が返ってきます。

(必須)評価関数

ポケモンIDが3つ並んだparaを受け取って、全ポケモンへの攻撃を行い、「こうかばつぐん」が取れる数を返します。

#評価関数
def pokemon_score(para):
    
    #攻撃ポケモン3匹
    attacker_1 = data[para[0]]
    attacker_2 = data[para[1]]
    attacker_3 = data[para[2]]
    
    #841匹に対する「こうかばつぐん」を記録する
    data_mask = np.zeros(len(data), dtype=bool)
    for i in range(len(data)):
        
        #防御ポケモン
        defender = data[i]
        
        #攻撃ポケモン1について
        #(攻撃タイプ1 → 防御タイプ1) × (攻撃タイプ1 → 防御タイプ2)
        if table[attacker_1[1]][defender[1]] * table[attacker_1[1]][defender[2]] >= 2.0:
            #こうかばつぐんならTrueを記録
            data_mask[i] = True
        #(攻撃タイプ2 → 防御タイプ1) × (攻撃タイプ2 → 防御タイプ2)
        if table[attacker_1[2]][defender[1]] * table[attacker_1[2]][defender[2]] >= 2.0:
            #こうかばつぐんならTrueを記録
            data_mask[i] = True
    
        #攻撃ポケモン2について
        if table[attacker_2[1]][defender[1]] * table[attacker_2[1]][defender[2]] >= 2.0:
            data_mask[i] = True
        if table[attacker_2[2]][defender[1]] * table[attacker_2[2]][defender[2]] >= 2.0:
            data_mask[i] = True
        
        #攻撃ポケモン3について
        if table[attacker_3[1]][defender[1]] * table[attacker_3[1]][defender[2]] >= 2.0:
            data_mask[i] = True
        if table[attacker_3[2]][defender[1]] * table[attacker_3[2]][defender[2]] >= 2.0:
            data_mask[i] = True
    
    #効果抜群が取れるポケモン数を返す
    return np.sum(data_mask)

print(pokemon_score([0, 4, 9]))
502

試しにpara=[0, 4, 9](フシギダネ、ヒトカゲ、ゼニガメ)の3匹を入れてみると、502が返ってきました。841匹中の502匹に対して「こうかばつぐん」が取れるという意味です。あれ、マサラタウンの3匹だけでそこそこのカバー力がありますね。

(任意)すべてのパラメータ群を可視化する関数

poolを受け取って、エリート個体(=現時点の最強3匹)を全タイプの組み合わせに対して攻撃させます。もっとも高いダメージ倍率をヒートマップにします。まあ…伝われ(諦め)。

#poolの可視化
def pokemon_show_pool(pool, **info):
    
    #任意で次の変数が使用できます
    gen = info['gen']
    best_index = info['best_index']
    best_score = info['best_score']
    mean_score = info['mean_score']
    mean_gap = info['mean_gap']
    time = info['time']
    
    #攻撃ポケモン3匹
    attacker_1 = data[pool[best_index, 0]]
    attacker_2 = data[pool[best_index, 1]]
    attacker_3 = data[pool[best_index, 2]]
    
    #全タイプ
    name = ['', 'ノーマル','ほのお','みず','でんき','くさ','こおり','かくとう','どく','じめん','ひこう','エスパー','むし','いわ','ゴースト','ドラゴン','あく','はがね','フェアリー']
    
    #全タイプの組み合わせに対して3匹で攻撃し、ダメージ倍率を記録する(上三角行列になる)
    table_mask = np.zeros((len(name), len(name)))
    for i in range(len(name)):
        for j in range(i + 1, len(name)):
            
            #攻撃ポケモン1について
            #(攻撃タイプ1 → 防御タイプ1) × (攻撃タイプ1 → 防御タイプ2)
            rate = table[attacker_1[1]][name[i]] * table[attacker_1[1]][name[j]]
            if rate > table_mask[i, j]:
                table_mask[i, j] = rate
            #(攻撃タイプ2 → 防御タイプ1) × (攻撃タイプ2 → 防御タイプ2)
            rate = table[attacker_1[2]][name[i]] * table[attacker_1[2]][name[j]]
            if rate > table_mask[i, j]:
                table_mask[i, j] = rate
        
            #攻撃ポケモン2について
            rate = table[attacker_2[1]][name[i]] * table[attacker_2[1]][name[j]]
            if rate > table_mask[i, j]:
                table_mask[i, j] = rate
            rate = table[attacker_2[2]][name[i]] * table[attacker_2[2]][name[j]]
            if rate > table_mask[i, j]:
                table_mask[i, j] = rate
            
            #攻撃ポケモン3について
            rate = table[attacker_3[1]][name[i]] * table[attacker_3[1]][name[j]]
            if rate > table_mask[i, j]:
                table_mask[i, j] = rate
            rate = table[attacker_3[2]][name[i]] * table[attacker_3[2]][name[j]]
            if rate > table_mask[i, j]:
                table_mask[i, j] = rate
    
    #エリートチームを表示
    print(data[pool[best_index, 0]], data[pool[best_index, 1]], data[pool[best_index, 2]])
    
    #ヒートマップで表示
    plt.figure(figsize=(8, 8))
    plt.imshow(table_mask, vmin=-4, vmax=4, cmap='bwr')
    plt.xticks(range(len(name)), name)
    plt.xticks(rotation=70)
    plt.yticks(range(len(name)), name)
    
    plt.title('gen={}, best={} mean={} time={}'.format(gen, best_score, mean_score, time))
    #plt.savefig('save/{}.png'.format(gen))
    plt.show()
    print()

GAで最適化

GAを実行します。

#パラメータ範囲
para_range = [[i for i in range(0, len(data))] for j in range(3)]

#GAで最適化
para, score = vcopt().dcGA(para_range,                         #para_range
                            pokemon_score,                     #score_func
                            9999,                              #aim
                            show_pool_func=pokemon_show_pool,  #show_para_func=None
                            seed=None,                         #seed=None
                            pool_num=200)
#結果の表示
print(data[para[0]])
print(data[para[1]])
print(data[para[2]])
print(score)

実行結果

['ロトム飛', 'でんき', 'ひこう']
['ケケンカニ', 'かくとう', 'こおり']
['ゴルーグ', 'じめん', 'ゴースト']
783.0

ということで、こちらの3匹で809匹中783匹に対応できることが分かりました。

扇風機 スピンロトム、カニ ケケンカニ、 マッハのスピードで空を飛ぶと言われている素早さ種族値55のゴーレム ゴルーグ

またこの3匹では、ヒートマップ中の1.0倍の部分のタイプには対応できません。例えば、フェアリー単タイプに対しては「どく」か「はがね」が必要ですが、3匹とももっていません。

このような感じで、技も考慮して本当の最強3匹を選出するとかやってみたいですね。

追伸

何回か実行すると、次の解も出てきました。

['テラキオン', 'いわ', 'かくとう']
['オーロット', 'ゴースト', 'くさ']
['イノムー', 'こおり', 'じめん']
783.0
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