ads2_2022/code/python/src/algorithms/rucksack/display.py

#!/usr/bin/env python3
# -*- coding: utf-8 -*-

# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# IMPORTS
# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

from src.thirdparty.code import *;
from src.thirdparty.maths import *;
from src.thirdparty.types import *;

from src.models.stacks import *;
from src.models.rucksack import *;

# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# EXPORTS
# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

__all__ = [
    'display_order',
    'display_rucksack',
    'display_branch_and_bound',
    'display_sum',
];

# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# METHOD display order
# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

def display_order(
    order: List[int],
    costs: np.ndarray,
    values: np.ndarray,
    items: np.ndarray,
    one_based: bool = False,
) -> str:
    table = pd.DataFrame({
        'items':  items,
        'order':  order,
        'values': values,
        'costs':  costs,
        'margin': [str(Fraction(Fraction(value), Fraction(cost))) for cost, value in zip(costs, values)],
    }) \
    .reset_index(drop=True);
    if one_based:
        table['order'] += 1;
    # benutze pandas-Dataframe + tabulate, um schöner darzustellen:
    repr = tabulate(
        table,
        headers=['item', 'greedy order', 'value', 'cost', 'value/cost'],
        showindex=False,
        colalign=('left', 'center', 'center', 'center', 'right'),
        tablefmt='rst'
    );
    return repr;

# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# METHOD display rucksack
# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

def display_rucksack(
    items: np.ndarray,
    costs: np.ndarray,
    values: np.ndarray,
) -> str:
    render = lambda r: f'{r:g}';
    table = pd.DataFrame({
        'items':  items.tolist() + ['----', '∑'],
        'costs':  list(map(render, costs)) + ['', f'\x1b[92;1m{sum(costs):g}\x1b[0m'],
        'values': list(map(render, values)) + ['', f'\x1b[92;1m{sum(values):g}\x1b[0m'],
    });
    repr = tabulate(
        table,
        headers=['item', 'cost', 'value'],
        showindex=False,
        colalign=('left', 'center', 'center'),
        tablefmt='rst'
    );
    return repr;

# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# METHOD display result of branch and bound
# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

def display_branch_and_bound(
    values: np.ndarray,
    steps: List[Tuple[float, float, Stack, List[Fraction], List[int], MaskValue]],
) -> str:
    # füge Summen-Ausdrücke für Greedy-Alg hinzu:
    rows = [];
    used_choices = [];
    for lb_estimate, lb, S, choice, order, pad in steps:
        if choice in used_choices:
            expr = f'{lb:g}';
        else:
            used_choices.append(choice);
            expr = display_sum(choice=choice, values=values, as_maximum=False, order=order);
        rows.append((f'{lb_estimate:g}', expr, ('' if pad == MaskValue.UNSET else pad.value), S));

    table = pd.DataFrame(rows) \
        .rename(columns={0: 'b', 1: 'g(TOP(S))', 2: 'pad?', 3: 'S'}) \
        .reset_index(drop=True);
    # benutze pandas-Dataframe + tabulate, um schöner darzustellen:
    repr = tabulate(
        table,
        headers=['b', 'g(TOP(S))', 'pad?', 'S'],
        showindex=False,
        colalign=('left', 'left', 'center', 'right'),
        tablefmt='rst'
    );
    return repr;

# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~
# METHOD display sum
# ~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

def display_sum(
    choice: List[Fraction],
    values: np.ndarray,
    order: Optional[List[int]] = None,
    as_maximum: bool = True,
) -> str:
    parts = [ (u, x) for u, x in zip(choice, values)];
    if not (order is None):
        parts = [ parts[j] for j in order ];
    value = sum([ u*x for u, x in parts]);
    expr = '+'.join([
        f'{x:g}' if u == 1 else f'{u}·{x:g}'
        for u, x in parts if u > 0
    ]);
    if as_maximum:
        return f'{value:g} = {expr}';
    else:
        return f'-{value:g} = -({expr})';