Метод Шульце () - это избирательная система, разработанный в 1997 году Маркусом Шульце, который выбирает единственного победителя с помощью голосов, выражающих предпочтения. Этот метод также можно использовать для создания отсортированного списка победителей. Метод Шульце также известен как Последовательное отбрасывание Шварца (SSD ), последовательное отбрасывание Шварца с клонированием (CSSD ), метод beatpath, победитель пути, голосование пути и победитель пути .
Метод Шульце - это метод Кондорсе, что означает, что если есть кандидат, который большинством голосов предпочтительнее любого другого кандидата при парных сравнениях, то этот кандидат будет победителем при применении метода Шульце.
Результат метода Шульце (определенный ниже) дает упорядочение кандидатов. Следовательно, если доступно несколько позиций, метод можно использовать для этой цели без изменений, позволив k кандидатам с наивысшим рейтингом выиграть k доступных мест. Кроме того, для выборов пропорционального представительства был предложен вариант с возможностью передачи одного голоса.
Метод Шульце используется несколькими организациями, включая Wikimedia, Debian, Ubuntu, Gentoo, Пиратская партия политические партии и многие другие.
Входные данные для метода Шульце такие же, как и для других ранжированных избирательных систем с одним победителем: каждый избиратель должен предоставить упорядоченный список предпочтений о кандидатах, у которых разрешено равных (строгий слабый порядок ).
Один из типичных способов для избирателей указать свои предпочтения в бюллетене следующий. В каждом бюллетене перечислены все кандидатов, и каждый избиратель ранжирует этот список в порядке предпочтения Повторное использование чисел: избиратель ставит «1» рядом с наиболее предпочтительным кандидатом (кандидатами), цифру «2» рядом со вторым наиболее предпочтительным кандидатом и т. д. Каждый избиратель может по желанию:
Пусть будет количеством избирателей, которые предпочитают кандидата
к кандидату
.
Путь от кандидата к кандидату
представляет собой последовательность кандидатов
со следующими свойства:
Другими словами, при парном сравнении каждый кандидат на пути превзойдет следующего кандидата.
Сила пути от кандидата
к кандидату
- наименьшее количество проголосовавших в последовательности сравнений:
для пары кандидатов и
, которые связаны хотя бы одним путем, сила самого сильного пути
- максимальная сила пути (путей), соединяющего их. Если вообще нет пути от кандидата
к кандидату
, тогда
.
Кандидат лучше, чем кандидат
тогда и только тогда, когда
.
Кандидат является потенциальным победителем тогда и только тогда, когда
для любого другого кандидата
.
Можно доказать, что и
вместе означают
. Следовательно, гарантируется (1), что приведенное выше определение «лучше» действительно определяет транзитивное отношение и (2) что всегда есть хотя бы один кандидат
с
для всех остальных кандидатов
.
В следующем примере 45 избирателей оценивают 5 кандидатов.
Парные предпочтения имеют быть вычисленным первым. Например, при попарном сравнении A и B обнаруживается 5 + 5 + 3 + 7 = 20 избирателей, которые предпочитают A, а не B, и 8 + 2 + 7 + 8 = 25 избирателей, которые предпочитают B вместо A. Итак и
. Полный набор парных предпочтений:
20 | 26 | 30 | 22 | ||
25 | 16 | 33 | 18 | ||
19 | 29 | 17 | 24 | ||
15 | 12 | 28 | 14 | ||
23 | 27 | 21 | 31 |
Ячейки для d [X, Y ] имеют светло-зеленый фон, если d [X, Y]>d [Y, X], в противном случае фон светло-красный. Там нет бесспорного победителя лишь глядя на попарных различиях здесь.
Теперь нужно определить самые сильные пути. Чтобы помочь визуализировать наиболее сильные пути, набор парных предпочтений изображен на диаграмме справа в виде ориентированного графа. Стрелка от узла, представляющего кандидата X, к узлу, представляющему кандидата Y, помечена d [X, Y]. Чтобы не загромождать диаграмму, стрелка нарисована от X к Y только тогда, когда d [X, Y]>d [Y, X] (т. Е. Ячейки таблицы со светло-зеленым фоном), а стрелка в противоположном направлении ( ячейки таблицы со светло-красным фоном).
Одним из примеров вычисления максимальной силы пути является p [B, D] = 33: самый сильный путь от B к D - это прямой путь (B, D), который имеет силу 33. Но при вычислении p [ A, C], самый сильный путь от A до C не является прямым путем (A, C) со степенью 26, скорее, самым сильным путем является непрямой путь (A, D, C), который имеет силу min (30, 28) = 28. Сила пути - это сила его самого слабого звена.
Для каждой пары кандидатов X и Y в следующей таблице красным цветом показан самый сильный путь от кандидата X к кандидату Y, причем самое слабое звено подчеркнуто.
ToИз | A | B | C | D | E | |
---|---|---|---|---|---|---|
A | Н / Д | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | A |
B | ![]() | Н / Д | ![]() | ![]() | ![]() | B |
C | ![]() | ![]() | НЕТ | ![]() | ![]() | C |
D | ![]() | ![]() | ![]() | Н / Д | ![]() | D |
E | ![]() | ![]() | ![]() | ![]() | Н / Д | E |
A | B | C | D | E | Из To |
28 | 28 | 30 | 24 | ||
25 | 28 | 33 | 24 | ||
25 | 29 | 29 | 24 | ||
25 | 28 | 28 | 24 | ||
25 | 28 | 28 | 31 |
Теперь можно определить результат метода Шульце. Например, при сравнении A и B, поскольку , для метода Шульце кандидат A лучше, чем кандидат B. Другой пример:
, поэтому кандидат E лучше, чем кандидат D. Продолжение таким образом, в результате рейтинг Шульце будет
, и побеждает E. E выиграть s, поскольку
для каждого другого кандидата X.
Единственный сложный шаг в реализации метода Шульце - это вычисление сильнейших сторон пути. Однако это хорошо известная проблема в теории графов, которую иногда называют проблемой самого широкого пути. Таким образом, одним из простых способов вычисления сильных сторон является вариант алгоритма Флойда – Уоршалла. Следующий псевдокод иллюстрирует алгоритм.
1 # Ввод: d [i, j], количество избирателей, которые предпочли кандидата i кандидату j. 2 # Вывод: p [i, j], сила самого сильного пути от кандидата i к кандидату j. 3 4 для i от 1 до C 5 для j от 1 до C 6 если (i ≠ j), то 7, если (d [i, j]>d [j, i]), то 8 p [i, j]: = d [i, j] 9 else 10 p [i, j]: = 0 11 12 для i от 1 до C 13 для j от 1 до C 14, если (i ≠ j), то 15 для k от 1 до C 16, если (i ≠ k и j ≠ k), тогда 17 p [j, k]: = max (p [j, k], min (p [j, i], p [i, k]))
Этот алгоритм является эффективным и имеет время работы O (C), где C - количество кандидатов.
Когда пользователям разрешается иметь связи в их предпочтениях, результат метода Шульце, естественно, зависит от того, как эти связи интерпретируются при определении d [*, *]. Два естественных варианта: d [A, B] представляет либо количество избирателей, которые строго предпочитают A, а не B (A>B), либо разницу (избиратели с A>B) минус (избиратели с B>A). Но независимо от того, как определены ds, ранжирование Шульце не имеет циклов, и если предположить, что ds уникальны, у него нет связей.
Хотя связи в рейтинге Шульце маловероятны, они возможны. В оригинальной статье Шульце предлагалось разрывать связи в соответствии с избирателем, выбранным случайным образом, и повторять при необходимости.
Альтернативный способ описания победителя метода Шульце - следующая процедура:
Существует другой альтернативный способ продемонстрировать победителя по методу Шульце. Этот метод эквивалентен другим, описанным здесь, но представление оптимизировано для важности шагов, которые визуально видны по мере прохождения через него, а не для вычислений.
Вот таблица полей, созданная на основе приведенного выше пример. Обратите внимание на изменение порядка, используемое для демонстрационных целей.
E | A | C | B | D | |
---|---|---|---|---|---|
E | 1 | -3 | 9 | 17 | |
A | -1 | 7 | -5 | 15 | |
C | 3 | -7 | 13 | -11 | |
B | -9 | 5 | -13 | 21 | |
D | -17 | -15 | 11 | -21 |
первое падение (проигрыш А против Е на 1 голос) не помогает уменьшить набор Шварца.
E | A | C | B | D | |
---|---|---|---|---|---|
E | 1 | -3 | 9 | 17 | |
A | -1 | 7 | -5 | 15 | |
C | 3 | -7 | 13 | -11 | |
B | -9 | 5 | -13 | 21 | |
D | -17 | -15 | 11 | -21 |
Итак, мы сразу переходим ко второму падению (поражение E от C на 3 голоса), и это показывает нам победителя, E, с его чистой строкой.
E | A | C | B | D | |
---|---|---|---|---|---|
E | 1 | -3 | 9 | 17 | |
A | -1 | 7 | -5 | 15 | |
C | 3 | -7 | 13 | -11 | |
B | -9 | 5 | -13 | 21 | |
D | -17 | -15 | 11 | -21 |
Этот метод также можно использовать для расчета результата, если вы составите таблицу таким образом, чтобы можно было удобно и надежно изменить порядок кандидатов как в строке, так и в столбце (всегда используйте один и тот же порядок для обоих).
Метод Шульце удовлетворяет следующим критериям:
Поскольку метод Шульце удовлетворяет критерию Кондорсе, он автоматически не выполняет следующие критерии:
Аналогичным образом, поскольку метод Шульце не является диктатурой и соглашается с единогласным голосованием, Теорема Эрроу означает, что он не соответствует критерию
Метод Шульце также не соответствует критерию
В следующей таблице сравнивается метод Шульце с другими преференциальными методами выборов с одним победителем:
Система | Монотонная | Кондорсе | Большинство | Проигравший Кондорсе | Проигравший большинство | Взаимное большинство | Смит | ISDA | LIIA | Независимость клонов | Обратная симметрия | Участие, согласованность | Позже без вреда | Позже без помощи | Полиномиальное время | Разрешимость |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Шульце | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | No | Да | Да | No | No | No | Да | Да |
Ранжированные пары | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | No | Да | Да | No | No | No | Да | Да |
Альтернатива Tideman | No | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | No | Да | No | No | No | No | Да | Да |
Kemeny–Young | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | No | Да | No | No | No | No | Да |
Copeland | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | Да | No | No | Да | No | No | No | Да | Нет |
Nanson | No | Да | Да | Да | Да | Да | Да | No | No | No | Да | No | No | No | Да | Да |
Мгновенное голосование | No | No | Да | Да | Да | Да | No | No | No | Да | No | No | Да | Да | Да | Да |
Борда | Да | No | No | Да | Да | No | No | No | No | No | Да | Да | No | Да | Да | Да |
Болдуин | No | Да | Да | Да | Да | Да | Да | No | No | No | No | No | No | No | Да | Да |
Баклин | Да | No | Да | No | Да | Да | No | No | No | No | No | No | No | Да | Да | Да |
Множественность | Да | No | Да | No | No | No | No | No | No | No | No | Да | Да | Да | Да | Да |
Условное голосование | No | No | Да | Да | Да | No | No | No | No | No | No | No | Да | Да | Да | Да |
Комбины | No | No | Да | Да | Да | Да | No | No | No | No | No | No | No | No | Да | Да |
MiniMax | Да | Да | Да | No | No | No | No | No | No | No | No | No | No | No | Да | Да |
Анти-множественность | Да | No | No | No | Да | No | No | No | No | No | No | Да | No | No | Да | Да |
Выборочное голосование Шри-Ланки | No | No | Да | No | No | No | No | No | No | No | No | No | Да | Да | Да | Да |
Дополнительное голосование | No | No | Да | No | No | No | No | No | No | No | No | No | Да | Да | Да | Да |
Доджсон | No | Да | Да | No | No | No | No | No | No | No | No | No | No | No | No | Да |
Основное различие между методом Шульце и методом ранжированных пар может заключаться в показано в этом примере:
Предположим, что оценка MinMax набора X кандидатов равна t Сила сильнейшего попарного выигрыша кандидата A ∉ X против кандидата B ∈ X . Тогда метод Шульце, но не ранжированные пары, гарантирует, что победителем всегда будет кандидат из набора с минимальным значением MinMax. Таким образом, в некотором смысле метод Шульце сводит к минимуму наибольшее большинство, которое необходимо отменить при определении победителя.
С другой стороны, ранговые пары минимизируют наибольшее большинство, которое должно быть отменено для определения порядка финиша в смысле minlexmax. Другими словами, когда ранговые пары и метод Шульце производят разные порядки финиша, для большинства, по которому два порядка финиша не совпадают, порядок Шульце меняет большее большинство, чем порядок ранговых пар.
Метод Шульце был разработан Маркусом Шульце в 1997 году. Впервые он обсуждался в публичных списках рассылки в 1997–1998 и в 2000 году. Впоследствии к пользователям метода Шульце был включен Debian. (2003), Gentoo (2005), Topcoder (2005), Викимедиа (2008), KDE (2008), Пиратская партия Швеции (2009 г.) и Пиратская партия Германии (2010 г.). Во французской Википедии метод Шульце был одним из двух методов с несколькими кандидатами, одобренных большинством в 2005 году, и он использовался несколько раз. Вновь сформированное отделение Бойсе, Айдахо группы Демократических социалистов Америки в феврале выбрало этот метод для своих первых внеочередных выборов, состоявшихся в марте 2018 года.
В 2011 году Шульце опубликовал метод в академическом журнале Social Choice and Welfare.
Город использует метод Шульце Силла на все референдумы. Он используется Институтом инженеров по электротехнике и электронике, Association for Computing Machinery и USENIX с помощью инструмента принятия решений HotCRP. Метод Шульце используется городами Турин и Сан-Дона-ди-Пьяве, а также лондонским округом Саутварк посредством использования платформы WeGovNow, которая в Turn использует инструмент принятия решений LiquidFeedback. В число организаций, которые в настоящее время используют метод Шульце, входят:
![]() | Wikimedia Commons СМИ, связанные с методом Шульце. |