9-8. 遺伝的アルゴリズム（vcopt）でポケモン「いろは歌」できるかな（世界初）

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

#============================
#全ポケモンデータの読み込み
#============================
#ファイル名
file = open('pokemon_status_2.csv', 'r')
#
data = []
#１行目はラベルなのでカラ読み
file.readline()
#２行目以降のポケモン名だけを読み込む
while 1:
    tmp = file.readline().split(',')
    if len(tmp) > 1:
        data.append(tmp[1])
    else:
        break
file.close()
#コピーしておく
data_save = copy.deepcopy(data)

print('ポケモンの数:{}'.format(len(data)))
print('最初の４匹:{}'.format(data[:4]))

#============================
#データの整形
#============================
#配列の要素を削除するときは逆順で処理しないと大変なことになります
for i in range(len(data)-1, -1, -1):
    
    #小さい字を大きくする
    tmp = [('ァ', 'ア'), ('ィ', 'イ'), ('ゥ', 'ウ'), ('ェ', 'エ'), ('ォ', 'オ'),
           ('ャ', 'ヤ'), ('ュ', 'ユ'), ('ョ', 'ヨ'), ('ッ', 'ツ')]
    for s in tmp:
        data[i] = data[i].replace(s[0], s[1])
    
    #濁点、半濁点を戻す
    tmp = [('ガ', 'カ'), ('ギ', 'キ'), ('グ', 'ク'), ('ゲ', 'ケ'), ('ゴ', 'コ'),
           ('ザ', 'サ'), ('ジ', 'シ'), ('ズ', 'ス'), ('ゼ', 'セ'), ('ゾ', 'ソ'),
           ('ダ', 'タ'), ('ヂ', 'チ'), ('ヅ', 'ツ'), ('デ', 'テ'), ('ド', 'ト'),
           ('バ', 'ハ'), ('ビ', 'ヒ'), ('ブ', 'フ'), ('ベ', 'ヘ'), ('ボ', 'ホ'),
           ('パ', 'ハ'), ('ピ', 'ヒ'), ('プ', 'フ'), ('ペ', 'ヘ'), ('ポ', 'ホ'),
           ('ヴ', 'ウ')]
    for s in tmp:
        data[i] = data[i].replace(s[0], s[1])

    #長音を削除
    data[i] = data[i].replace('ー', '')
    
    #同じ文字を２回以上使っているポケモンは削除
    if len(data[i]) != len(set(data[i])):
        data.pop(i)
        data_save.pop(i)

print('ポケモンの数:{}'.format(len(data)))
print('途中の８匹:{}'.format(data[9:17]))

#評価関数
def iroha_score(para):
    
    #いろは一覧をパラパラにリストに
    iroha = list('アイウエオカキクケコサシスセソタチツテトナニヌネノハヒフヘホマミムメモヤユヨラリルレロワオン')
    
    #paraのポケモン名を直列して、バラバラにリストに
    name = ''
    for p in para:
        name += data[p]
    name = list(name)
    
    #スコア計算
    score = 0
    for s in name:
        #irohaにあればirohaから削除する、irohaになければペナルティ
        if s in iroha:
            iroha.remove(s)
        else:
            score -= 1
    
    #irohaに残ってる字数はペナルティ
    score -= len(iroha)
    
    #スコアを返す
    return score


print(data[10], data[4])
print(iroha_score([10, 4]))

#poolの可視化
def iroha_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']
    
    #pool全員のスコアを計算
    scores = []
    for i in range(len(pool[:100])):
        scores.append(iroha_score(pool[i]))
    
    #プロット
    plt.figure(figsize=(6, 6))
    plt.bar(range(len(pool[:100])), scores)
    plt.ylim([-40, 0])
    plt.title('gen={} best={} mean={} time={}'.format(gen, best_score, mean_score, time))
    #plt.savefig('save/{}.png'.format(gen))
    plt.show()
    print()

#パラメータ範囲
para_range = [[i for i in range(0, len(data))] for j in range(13)]

#GAで最適化
para, score = vcopt().dcGA(para_range,                       #para_range
                            iroha_score,                     #score_func
                            0.0,                             #aim
                            show_pool_func=iroha_show_pool,  #show_para_func=None
                            seed=None,                       #seed=None
                            pool_num=5000)
#結果の表示
print(para)
print(score)





#ポケモンを表示
for p in para:
    print(data_save[p], end=' ')
print()

#多かった音、足りなかった音を表示
iroha = list('アイウエオカキクケコサシスセソタチツテトナニヌネノハヒフヘホマミムメモヤユヨラリルレロワオン')
name = ''
for p in para:
    name += data[p]
name = list(name)
print('多かった文字')
for s in name:
    if s in iroha:
        iroha.remove(s)
    else:
        print(s)
print('足りなかった文字')
print(iroha)

#============================
#各音の使用数カウント
#============================
#カウント数０で初期化
d = {}
for key in list('アイウエオカキクケコサシスセソタチツテトナニヌネノハヒフヘホマミムメモヤユヨラリルレロワオン'):
    d[key] = 0
#カウント
for name in data:
    for onn in list(name):
        d[onn] += 1
#使用数が少ない順にソートして表示
d = sorted(d.items(), key=lambda x:x[1])
print(d)

#============================
#使用数ワースト４文字を使っているポケモン
#============================
for onn in ['ヌ', 'ソ', 'セ', 'ヘ']:
    print('###「{}」を含むポケモン'.format(onn))
    for name in data:
        if onn in name:
            print(name, end=',')
    print()

#============================
#使用数ワースト10文字をもつポケモンのインデックス
#============================
index_nu = []
index_so = []
index_se = []
index_he = []
index_yo = []
index_ne = []
index_wa = []
index_mi = []
index_sa = []
index_mo = []
index_others = []
for i in range(len(data)):
    flag = False
    if 'ヌ' in data[i]:
        index_nu.append(i)
        flag = True
    if 'ソ' in data[i]:
        index_so.append(i)
        flag = True
    if 'セ' in data[i]:
        index_se.append(i)
        flag = True
    if 'ヘ' in data[i]:
        index_he.append(i)
        flag = True
    if 'ヨ' in data[i]:
        index_yo.append(i)
        flag = True
    if 'ネ' in data[i]:
        index_ne.append(i)
        flag = True
    if 'ワ' in data[i]:
        index_wa.append(i)
        flag = True
    if 'ミ' in data[i]:
        index_mi.append(i)
        flag = True
    if 'サ' in data[i]:
        index_sa.append(i)
        flag = True
    if 'モ' in data[i]:
        index_mo.append(i)
        flag = True
    if flag == False:
        index_others.append(i)

#パラメータ範囲
para_range = [index_others for j in range(12)]
para_range[0] = index_nu
para_range[1] = index_so
para_range[2] = index_se
para_range[3] = index_he
para_range[4] = index_yo
para_range[5] = index_ne
para_range[6] = index_wa
para_range[7] = index_mi
para_range[8] = index_sa
para_range[9] = index_mo

#GAで最適化
para, score = vcopt().dcGA(para_range,                      #para_range
                           iroha_score,                     #score_func
                           0.0,                             #aim
                           show_pool_func=iroha_show_pool,  #show_para_func=None
                           seed=None,                       #seed=None
                           pool_num=5000)
#結果の表示
print(para)
print(score)





#ポケモンを表示
for p in para:
    print(data_save[p], end=' ')
print()

#多かった音、足りなかった音を表示
iroha = list('アイウエオカキクケコサシスセソタチツテトナニヌネノハヒフヘホマミムメモヤユヨラリルレロワオン')
name = ''
for p in para:
    name += data[p]
name = list(name)
print('多かった文字')
for s in name:
    if s in iroha:
        iroha.remove(s)
    else:
        print(s)
print('足りなかった文字')
print(iroha)