Estimativa de efetivo para PMMT nas eleições de 2018

Fuzzy logic/Estimativa de efetivo - Eleições 2018 / Estimativa do efetivo - 02.ipynb

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Kernel: Python 3 (Ubuntu Linux)

In [1]:

# pip3 install -U scikit-fuzzy # http://pythonhosted.org/scikit-fuzzy/auto_examples/index.html
# Instalar via terminal

In [2]:

import numpy as np
import skfuzzy as fuzz
from skfuzzy import control as ctrl
import matplotlib.pyplot as plt

Presença com o crime organizado

In [3]:

# Presença do crime organizado
co = ctrl.Antecedent(np.arange(0, 101, 1), 'presenca do crime organizado')

co['muito baixo'] = fuzz.trimf(co.universe, [0, 0, 15])
co['medio'] = fuzz.trimf(co.universe, [0, 50, 100])
co['muito alto'] = fuzz.trapmf(co.universe, [50, 75, 100, 100])

co.view()

Out[3]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [4]:

# Estimativa de efetivo (co)
ef_co = ctrl.Consequent(np.arange(0, 3.1, 0.1), 'efetivo')

ef_co['muito baixo'] = fuzz.trimf(ef_co.universe, [0, 0, 0.5])
ef_co['medio'] = fuzz.trimf(ef_co.universe, [0.3, 1.0, 1.7])
ef_co['muito alto'] = fuzz.trimf(ef_co.universe, [1.5, 2.0, 2.5])

ef_co.view()

Out[4]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [5]:

# Regras (co)
regra_co_1 = ctrl.Rule(co['muito alto'], ef_co['muito alto'])
regra_co_2 = ctrl.Rule(co['medio'], ef_co['medio'])
regra_co_3 = ctrl.Rule(co['muito baixo'], ef_co['muito baixo'])

In [6]:

## Cria um sistema de controle e uma simulação para o número de eleitores
eleicao_co_ctrl = ctrl.ControlSystem([regra_co_1, regra_co_2, regra_co_3])
eleicao_co_sim = ctrl.ControlSystemSimulation(eleicao_co_ctrl)

In [7]:

eleicao_co_ctrl.view()

Out[7]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [8]:

# Entrada
eleicao_co_sim.input['presenca do crime organizado'] = 0

# Calcula
eleicao_co_sim.compute()
n_ef_co = eleicao_co_sim.output
print(n_ef_co)

# Gráfico dos antecedentes e consequentes a partir dos cálculos
co.view(sim=eleicao_co_sim)
ef_co.view(sim=eleicao_co_sim)

Out[8]:

OrderedDict([('efetivo', 0.16666666666666663)])

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

Número de eleitores

In [9]:

# Número de eleitores
ne = ctrl.Antecedent(np.arange(0, 8501, 1), 'numero de eleitores')

ne['muito baixo'] = fuzz.trimf(ne.universe, [0, 0, 500])
ne['baixo'] = fuzz.trimf(ne.universe, [200, 600, 900])
ne['medio'] = fuzz.trimf(ne.universe, [600, 1000, 1600])
ne['alto'] = fuzz.trimf(ne.universe, [1200, 1400, 1800])
ne['muito alto'] = fuzz.trapmf(ne.universe, [1500, 2000, 8500, 8500])

ne.view()

Out[9]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [10]:

# Estimativa de efetivo (ne)
ef_ne = ctrl.Consequent(np.arange(0, 3.1, 0.1), 'efetivo')

ef_ne['muito baixo'] = fuzz.trimf(ef_ne.universe, [0, 0, 0.5])
ef_ne['baixo'] = fuzz.trimf(ef_ne.universe, [0.4, 0.6, 0.8])
ef_ne['medio'] = fuzz.trimf(ef_ne.universe, [0.7, 1.1, 1.5])
ef_ne['alto'] = fuzz.trimf(ef_ne.universe, [1.4, 1.6, 1.9])
ef_ne['muito alto'] = fuzz.trimf(ef_ne.universe, [1.8, 2.0, 2.2])

ef_ne.view()

Out[10]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [11]:

# Número de eleitores (ne)
regra_ne_1 = ctrl.Rule((ne['muito alto'] | ne['alto']), ef_ne['muito alto'])
regra_ne_2 = ctrl.Rule(ne['medio'], ef_ne['medio'])
regra_ne_3 = ctrl.Rule(ne['baixo'], ef_ne['baixo'])
regra_ne_4 = ctrl.Rule(ne['muito baixo'], ef_ne['muito baixo'])

In [12]:

## Cria um sistema de controle e uma simulação para o número de eleitores
eleicao_ne_ctrl = ctrl.ControlSystem([regra_ne_1, regra_ne_2, regra_ne_3, regra_ne_4])
eleicao_ne_sim = ctrl.ControlSystemSimulation(eleicao_ne_ctrl)

In [13]:

eleicao_ne_ctrl.view()

Out[13]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [14]:

# Entrada
eleicao_ne_sim.input['numero de eleitores'] = 500

# Calcula
eleicao_ne_sim.compute()
n_ef_ne = eleicao_ne_sim.output
print(n_ef_ne)

# Gráfico dos antecedentes e consequentes a partir dos cálculos
ne.view(sim=eleicao_ne_sim)
ef_ne.view(sim=eleicao_ne_sim)

Out[14]:

OrderedDict([('efetivo', 0.6000000000000001)])

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

Eleitores indígenas

In [15]:

# Eleitores indígenas
ei= ctrl.Antecedent(np.arange(0, 1000, 1), 'eleitores indigenas')

ei['muito baixo'] = fuzz.trapmf(ei.universe, [0, 0, 25, 150])
ei['muito alto'] = fuzz.trapmf(ei.universe, [100, 150, 1000, 1000])

ei.view()

Out[15]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [16]:

# Estimativa de efetivo (ei)
ef_ei = ctrl.Consequent(np.arange(0, 3.6, 0.1), 'efetivo')

ef_ei['muito baixo'] = fuzz.trimf(ef_ei.universe, [0, 0, 1])
ef_ei['muito alto'] = fuzz.trimf(ef_ei.universe, [0.5, 2, 3.5])

ef_ei.view()

Out[16]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [17]:

# Eleitores indígenas (ei)
regra_ei_ma_1 = ctrl.Rule(ei['muito alto'], ef_ei['muito alto'])
regra_ei_mb_1 = ctrl.Rule(ei['muito baixo'], ef_ei['muito baixo'])

In [18]:

# Cria um sistema de controle e uma simulação para eleitores indígenas
eleicao_ei_ctrl = ctrl.ControlSystem([regra_ei_ma_1, regra_ei_mb_1])
eleicao_ei_sim = ctrl.ControlSystemSimulation(eleicao_ei_ctrl)

In [19]:

eleicao_ei_ctrl.view()

Out[19]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [20]:

# Entrada
eleicao_ei_sim.input['eleitores indigenas'] = 50

# Calcula
eleicao_ei_sim.compute()
n_ef_ei = eleicao_ei_sim.output
print(n_ef_ei)

# Gráfico dos antecedentes e consequentes a partir dos cálculos
ei.view(sim=eleicao_ei_sim)
ef_ei.view(sim=eleicao_ei_sim)

Out[20]:

OrderedDict([('efetivo', 0.34444444444444444)])

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

Modelo final

In [21]:

# Estimativa de efetivo (co) antecedente
ef_co_a = ctrl.Antecedent(np.arange(0, 3.1, 0.1), 'efetivo (co)')

ef_co_a['muito baixo'] = fuzz.trimf(ef_co_a.universe, [0, 0, 0.5])
ef_co_a['medio'] = fuzz.trimf(ef_co_a.universe, [0.3, 1.0, 1.7])
ef_co_a['muito alto'] = fuzz.trimf(ef_co_a.universe, [1.5, 2.0, 2.5])

ef_co_a.view()

Out[21]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [22]:

# Estimativa de efetivo (ne) antecedente
ef_ne_a = ctrl.Antecedent(np.arange(0, 3.1, 0.1), 'efetivo (ne)')

ef_ne_a['muito baixo'] = fuzz.trimf(ef_ne_a.universe, [0, 0.2, 0.5])
ef_ne_a['baixo'] = fuzz.trimf(ef_ne_a.universe, [0.4, 0.6, 0.8])
ef_ne_a['medio'] = fuzz.trimf(ef_ne_a.universe, [0.7, 1.0, 1.3])
ef_ne_a['alto'] = fuzz.trimf(ef_ne_a.universe, [1.2, 1.5, 1.9])
ef_ne_a['muito alto'] = fuzz.trimf(ef_ne_a.universe, [1.8, 2, 2.2])

ef_ne_a.view()

Out[22]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [23]:

# Estimativa de efetivo (ei) antecedente
ef_ei_a = ctrl.Antecedent(np.arange(0, 3.6, 0.1), 'efetivo (ei)')

ef_ei_a['muito baixo'] = fuzz.trimf(ef_ei_a.universe, [0, 0, 1])
ef_ei_a['muito alto'] = fuzz.trimf(ef_ei_a.universe, [0.5, 2, 3.5])

ef_ei_a.view()

Out[23]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [24]:

# Estimativa de efetivo (total)
ef = ctrl.Consequent(np.arange(0, 3.1, 0.1), 'efetivo')

ef['muito baixo'] = fuzz.trimf(ef.universe, [0, 0, 0.5])
ef['baixo'] = fuzz.trimf(ef.universe, [0.4, 0.6, 0.8])
ef['medio'] = fuzz.trimf(ef.universe, [0.7, 1.0, 1.3])
ef['alto'] = fuzz.trimf(ef.universe, [1.2, 1.5, 1.8])
ef['muito alto'] = fuzz.trimf(ef.universe, [1.5, 2.0, 2.5])

ef.view()

Out[24]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [25]:

# Regras gerais
regra_ma_1 = ctrl.Rule(ef_co_a['muito alto'] | ef_ne_a['muito alto'] | ef_ei_a['muito alto'], ef['muito alto'])

regra_a_1 = ctrl.Rule(~ef_co_a['muito alto'] & ef_ne_a['alto'] & ef_ei_a['muito baixo'], ef['alto'])

regra_m_1 = ctrl.Rule(ef_co_a['medio'] & (ef_ne_a['medio'] | ef_ne_a['baixo'] | ef_ne_a['muito baixo']) & ef_ei_a['muito baixo'], ef['medio'])
regra_m_2 = ctrl.Rule((ef_co_a['medio'] | ef_co_a['muito baixo']) & ef_ne_a['medio'] & ef_ei_a['muito baixo'], ef['medio'])

regra_b_1 = ctrl.Rule(ef_co_a['muito baixo'] & ef_ne_a['baixo'] & ef_ei_a['muito baixo'], ef['baixo'])

regra_mb_1 = ctrl.Rule(ef_co_a['muito baixo'] & ef_ne_a['muito baixo'] & ef_ei_a['muito baixo'], ef['muito baixo'])

In [26]:

# Cria um sistema de controle e uma simulação total
eleicao_ctrl = ctrl.ControlSystem([regra_ma_1,
                                   regra_a_1,
                                   regra_m_1, regra_m_2,
                                   regra_b_1,
                                   regra_mb_1])
eleicao_sim = ctrl.ControlSystemSimulation(eleicao_ctrl)

In [27]:

eleicao_ctrl.view()

Out[27]:

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "

In [28]:

n_ef_co['efetivo']

Out[28]:

0.16666666666666663

In [29]:

n_ef_ne['efetivo']

Out[29]:

0.6000000000000001

In [30]:

n_ef_ei['efetivo']

Out[30]:

0.34444444444444444

In [31]:

# Entrada
eleicao_sim.input['efetivo (co)'] = n_ef_co['efetivo']
eleicao_sim.input['efetivo (ne)'] = n_ef_ne['efetivo']
eleicao_sim.input['efetivo (ei)'] = n_ef_ei['efetivo']

# Calcula
eleicao_sim.compute()
n_ef = eleicao_sim.output
print(n_ef)

# Gráfico dos antecedentes e consequentes a partir dos cálculos
ef_co_a.view(sim=eleicao_sim)
ef_ne_a.view(sim=eleicao_sim)
ef_ei_a.view(sim=eleicao_sim)
ef.view(sim=eleicao_sim)

Out[31]:

OrderedDict([('efetivo', 0.6)])

/usr/local/lib/python3.5/dist-packages/matplotlib/figure.py:459: UserWarning: matplotlib is currently using a non-GUI backend, so cannot show the figure
  "matplotlib is currently using a non-GUI backend, "
WARNING: 1 intermediate output message was discarded.

WARNING: 1 intermediate output message was discarded.

Função para entrada e processamento dos dados

In [32]:

def est_ef(cas):
    ## Entrada
    # print(cas)
    # co
    eleicao_co_sim.input['presenca do crime organizado'] = cas[1]
    eleicao_co_sim.compute()
    n_ef_co = eleicao_co_sim.output
    #print('co: ', n_ef_co)

    # ne
    eleicao_ne_sim.input['numero de eleitores'] = cas[2]
    eleicao_ne_sim.compute()
    n_ef_ne = eleicao_ne_sim.output
    #print('ne: ', n_ef_ne)

    # ei
    eleicao_ei_sim.input['eleitores indigenas'] = cas[3]
    eleicao_ei_sim.compute()
    n_ef_ei = eleicao_ei_sim.output
    #print('ei: ', n_ef_ei)

    ## ef
    eleicao_sim.input['efetivo (co)'] = n_ef_co['efetivo']
    eleicao_sim.input['efetivo (ne)'] = n_ef_ne['efetivo']
    eleicao_sim.input['efetivo (ei)'] = n_ef_ei['efetivo']
    eleicao_sim.compute()

    # print('-> ', eleicao_sim.output['efetivo'])
    return(eleicao_sim.output['efetivo'])

In [33]:

#      id co ne   ei
est_ef([1, 0, 95,  90])

Out[33]:

0.18511609712110966

Cálculo da planilha

In [34]:

import pandas as pd

In [35]:

df = pd.read_excel('res1.xlsx', sheet_name='dados')

In [36]:

df[:5]

Out[36]:

In [37]:

df[['CODIGO','CV','LQTD_APTOS','INDIGENAS']][:5]

Out[37]:

In [38]:

df[['CODIGO','CV','LQTD_APTOS','INDIGENAS']][1440:1445]

Out[38]:

In [39]:

df['EFETIVO'] = df[['CODIGO','CV','LQTD_APTOS','INDIGENAS']].apply(est_ef, axis = 1)

In [40]:

df[348:350]

Out[40]:

In [41]:

df[:5]

Out[41]:

In [42]:

res2 = pd.ExcelWriter('res2.xlsx')
df.to_excel(res2,'dados',index=False)
res2.save()

Presença com o crime organizado

Número de eleitores

Eleitores indígenas

Modelo final

Função para entrada e processamento dos dados

Cálculo da planilha

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