Estimativa de efetivo para PMMT nas eleições de 2018

Project: Pesquisa

Path: Fuzzy logic/Estimativa de efetivo - Eleições 2018 / Estimativa do efetivo - 01.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

Número de eleitores

In [3]:

# 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()

/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 (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, 1.0, 1.3])
ef_ne['alto'] = fuzz.trimf(ef_ne.universe, [1.2, 1.3, 1.9])
ef_ne['muito alto'] = fuzz.trimf(ef_ne.universe, [1.8, 2.0, 2.2])

ef_ne.view()

/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]:

# 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 [6]:

## 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 [7]:

eleicao_ne_ctrl.view()

/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_ne_sim.input['numero de eleitores'] = 6309

# 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)

OrderedDict([('efetivo', 2.0000000000000004)])

/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 [9]:

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

ei['muito baixo'] = fuzz.trapmf(ei.universe, [0, 0, 1, 2])
ei['muito alto'] = fuzz.trapmf(ei.universe, [1, 2, 1000, 1000])

ei.view()

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

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

ef_ei.view()

/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]:

# 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 [12]:

# 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 [13]:

eleicao_ei_ctrl.view()

/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_ei_sim.input['eleitores indigenas'] = 0

# 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)

OrderedDict([('efetivo', 0.03333333333333333)])

/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 [15]:

# 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()

/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) 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, 0.1])
ef_ei_a['muito alto'] = fuzz.trimf(ef_ei_a.universe, [2, 2, 2])

ef_ei_a.view()

/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]:

# 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()

/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 [18]:

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

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

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

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

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

In [19]:

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

In [20]:

eleicao_ctrl.view()

/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 [21]:

n_ef_ne['efetivo']

2.0000000000000004

In [22]:

n_ef_ei['efetivo']

0.03333333333333333

In [23]:

# Entrada
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_ne_a.view(sim=eleicao_sim)
ef_ei_a.view(sim=eleicao_sim)
ef.view(sim=eleicao_sim)

OrderedDict([('efetivo', 2.0)])

/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, "

Função para entrada e processamento dos dados

In [24]:

def est_ef(cas):
    ## Entrada
    # print(cas)
    # ne
    eleicao_ne_sim.input['numero de eleitores'] = cas[1]
    eleicao_ne_sim.compute()
    n_ef_ne = eleicao_ne_sim.output
    #print('ne: ', n_ef_ne)

    # ei
    eleicao_ei_sim.input['eleitores indigenas'] = cas[2]
    eleicao_ei_sim.compute()
    n_ef_ei = eleicao_ei_sim.output
    #print('ei: ', n_ef_ei)

    ## ef
    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 [25]:

#      id    ne   ei
est_ef([1, 6309, 0])

2.0

Cálculo da planilha

In [26]:

import pandas as pd

In [27]:

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

In [28]:

df[:5]

	longitude	latitude	COD_LOCALIDADE_TSE	NOM_LOCALIDADE_1	NOM_BAIRRO	NUM_LOCAL	NOM_LOCAL	DES_ENDERECO	CODIGO	LQTD_SECOES	LQTD_APTOS
0	-56.104889	-15.589418	90670	CUIABÁ	QUILOMBO	2593	COLÉGIO MAXI	RUA ESTEVÃO DE MENDONÇA, 1000	1906702593	16	6309
1	-56.098308	-15.592559	90670	CUIABÁ	CENTRO	1015	INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNO...	RUA ZULMIRA CANAVARROS, 95	1906701015	24	4916
2	-56.081131	-15.579708	90670	CUIABÁ	ALVORADA	2488	ESCOLA MUNICIPAL CÂNDIDO MARIANO DA SILVA RONDON	RUA PIRATININGA, 101	1906702488	12	4571
3	-56.113951	-15.613200	90670	CUIABÁ	PORTO	2844	ESCOLA ESTADUAL JOSÉ BARNABÉ DE MESQUITA	RUA BARÃO DE MELGACO, 945	1906702844	13	4471
4	-56.128743	-15.618736	90670	CUIABÁ	COOPHAMIL	2810	ESCOLA MUNICIPAL DE EDUCAÇÃO BÁSICA PROFESSOR ...	RUA JOÃO PAULO DOS SANTOS, S/N	1906702810	12	4308

In [29]:

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

	CODIGO	LQTD_APTOS
0	1906702593	6309
1	1906701015	4916
2	1906702488	4571
3	1906702844	4471
4	1906702810	4308

In [30]:

df[['CODIGO','LQTD_APTOS','INDIGENAS']][340:355]

	CODIGO	LQTD_APTOS
340	12905061058	3224
341	12905061023	3055
342	12905061112	2603
343	12905061120	2527
344	12905061104	2277
345	12907191015	1879
346	12905061139	1877
347	12907191031	1627
348	12907191023	1289
349	12907191082	1277
350	12905061090	975
351	12905061040	565
352	12905061147	493
353	12907191058	382
354	12905061082	341

In [31]:

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

In [32]:

df[348:350]

	longitude	latitude	COD_LOCALIDADE_TSE	NOM_LOCALIDADE_1	NOM_BAIRRO	NUM_LOCAL	NOM_LOCAL	DES_ENDERECO	CODIGO	LQTD_SECOES	LQTD_APTOS	INDIGENAS	GRUPOS	EFETIVO
348	-54.922355	-15.809898	90719	DOM AQUINO	CENTRO	1023	E. M. PROF. JULIANA NAZARÉ DE OLIVEIRA	AVENIDA PRESIDENTE VARGAS S/N	12907191023	6	1289	0	59	1.5
349	-54.922355	-15.809898	90719	DOM AQUINO	VILA ESPORTIVA	1082	ESCOLA ESTADUAL VINÍCIUS DE MORAES	AVENIDA JOÃO FURTADO DE MENDONÇA	12907191082	4	1277	0	59	1.5

In [33]:

df[:5]

	longitude	latitude	COD_LOCALIDADE_TSE	NOM_LOCALIDADE_1	NOM_BAIRRO	NUM_LOCAL	NOM_LOCAL	DES_ENDERECO	CODIGO	LQTD_SECOES	LQTD_APTOS	EFETIVO
0	-56.104889	-15.589418	90670	CUIABÁ	QUILOMBO	2593	COLÉGIO MAXI	RUA ESTEVÃO DE MENDONÇA, 1000	1906702593	16	6309	2.0
1	-56.098308	-15.592559	90670	CUIABÁ	CENTRO	1015	INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNO...	RUA ZULMIRA CANAVARROS, 95	1906701015	24	4916	2.0
2	-56.081131	-15.579708	90670	CUIABÁ	ALVORADA	2488	ESCOLA MUNICIPAL CÂNDIDO MARIANO DA SILVA RONDON	RUA PIRATININGA, 101	1906702488	12	4571	2.0
3	-56.113951	-15.613200	90670	CUIABÁ	PORTO	2844	ESCOLA ESTADUAL JOSÉ BARNABÉ DE MESQUITA	RUA BARÃO DE MELGACO, 945	1906702844	13	4471	2.0
4	-56.128743	-15.618736	90670	CUIABÁ	COOPHAMIL	2810	ESCOLA MUNICIPAL DE EDUCAÇÃO BÁSICA PROFESSOR ...	RUA JOÃO PAULO DOS SANTOS, S/N	1906702810	12	4308	2.0

In [34]:

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