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# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Sat Dec  1 19:35:25 2018

@author: Dinopc
"""
import time
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd
from bitstring import BitArray
# Para 11 gerações usar o seed 83312
np.random.seed()
def muda(x):
    if x == 0:
        x = 1
    else:
        x=0
    return x

def gera_pop(pop1 = 30,cromossomo = 36):
    pop_ = np.random.randint(2,size = [pop1,cromossomo])
    pop_ = np.c_[pop_,np.zeros([pop1,4])]
    return pop_

def mutacao(bebe,taxa_mutacao = 0.3):
    for i in range(len(bebe)):
        r =np.random.random()
        if r < taxa_mutacao:



            bit = np.random.randint(35,dtype=int)
            for ii in range(bit,bit+1):
                bebe[i,ii]= muda(bebe[i,ii])
    return bebe

def fitnes(a):
    for i in range(len(a)):
        a[i][36]= ((9 + a[i,2-1]*a[i,5-1] - a[i,23-1]*a[i,14-1] +
                a[i,24-1]*a[i,4-1] - a[i,21-1]*a[i,10-1] +
                a[i,36-1]*a[i,15-1] - a[i,11-1]*a[i,26-1] +
                a[i,16-1]*a[i,17-1] + a[i,3-1]*a[i,33-1] +
                a[i,28-1]*a[i,19-1] + a[i,12-1]*a[i,34-1] -
                a[i,31-1]*a[i,32-1] - a[i,22-1]*a[i,25-1] +
                a[i,35-1]*a[i,27-1] - a[i,29-1]*a[i,7-1] +
                a[i,8-1]*a[i,13-1] - a[i,6-1]*a[i,9-1] +
                a[i,18-1]*a[i,20-1] - a[i,1-1]*a[i,30-1] +
                a[i,23-1]*a[i,4-1] + a[i,21-1]*a[i,15-1] +
                a[i,26-1]*a[i,16-1] +a[i,31-1]*a[i,12-1] +
                a[i,25-1]*a[i,19-1] + a[i,7-1]*a[i,8-1] +
                a[i,9-1]*a[i,18-1] + a[i,1-1]*a[i,33-1])/27)
    hordenado = a[a[:,36].argsort(),]
    return(hordenado)


def cruzamento(pai,taxa_cruzamento = 0.8):
    filhos = []

    for i in range(len(pai)-1):

        if i != len(pai):
            if i%2 == 0:
                r =np.random.random()
                if r < taxa_cruzamento:
                     corte = np.random.randint(36,dtype=int)
                     b = np.copy(pai[i,:]).reshape(1,40)
                     c = np.copy(pai[i+1,:]).reshape(1,40)
                     b[:,corte:] = np.copy(pai[i+1,corte:])
                     c[:,corte:] = np.copy(pai[i,corte:])
                     c[:,36] = 0
                     b[:,36] = 0
                     c = c.T
                     b = b.T
                     b = np.c_[b,c]
                     b = b.T
                     filhos.append(b)
    filhos = np.array(filhos).reshape([len(filhos)*2,40])
    filhos = mutacao(filhos)
    filhos = fitnes(filhos)
    return  filhos

def mescle (pais):


    pais_ = fitnes(pais)



    filhos = cruzamento(pais)

    filhos = pd.DataFrame(filhos)
    pais = pd.DataFrame(pais_)

    pop_ = pd.concat([pais,filhos])
    pop_[37] = ((pop_[36])/pop_[36].sum())*100
    pop_ = np.array(pop_)
    pop_ = pop_[pop_[:,36].argsort(),]
    return pop_
def Range_roleta(pop__):
    i=0
    soma = 0
    for i in range(len(pop__)):
        if i == 0:
            soma = soma + pop__[i,37]
            pop__[i,38] = 0
            pop__[i,39] = soma
        elif i == len(pop__)-1:
            pop[i,38] = soma
            pop[i,39] = 100
        else:
            pop__[i,38] = soma
            pop__[i,39] = soma + pop__[i,37]
            soma =  soma + pop__[i,37]

    return pop


def roleta (pop___,elitismo = False):
    global pop_size
    ind = []
    if elitismo == False:
        for i in range(pop_size):
            r =np.random.random()*100
            for ii in range(len(pop___)):
                if (r >= pop___[ii,38]) & (r <= pop___[ii,39]):
                    ind.append(pop___[ii,:])
    else:
        for i in range(len(pop___)-1,len(pop___)-6,-1):
                ind.append(pop___[i,:])
        for j in range(pop_size-5):

            r =np.random.random()*100
            for ii in range(len(pop___)):
                if (r >= pop___[ii,38]) & (r <= pop___[ii,39]):
                    ind.append(pop___[ii,:])
    return np.array(ind)


def selecao(pop____,elitismo = False):
    pop____ = Range_roleta(pop____)
    nextgen_ = roleta(pop____,elitismo)
    return nextgen_

def melhor (popu):
    melhor = -1
    for i in range(len(popu)):
        if  np.all(popu[i,36].max() >= melhor):
             melhor = popu[i,:]
    melhor = melhor.reshape(1,40)
    return melhor,melhor[0,36].max()











geracoes = 1000
inicio = time.time()
pop_size = 100
best = []
mediaglobal =[]
besti = 0
newpop = gera_pop(pop_size)
bad=[]
for i in range(geracoes):

    if besti >= 1:
        break
    pop = mescle(newpop)
    best.append(pop[:,36].max())
    bad.append(pop[:,36].min())
    mediapop = pop[:,36].mean()
    mediaglobal.append(mediapop)
    print("Geracoes: " +str(i))
    print("Media Global: "+ str(mediapop))
    newpop = selecao(pop,1)
    indm,besti = melhor(newpop)


bad = np.array(bad).T
best = np.array(best).T
media = np.array(mediaglobal).T
x = np.arange(media.size)
fig1,ax1 = plt.subplots()
ax1.grid(True)
plt.title('AG')
plt.xlabel('Geração')
plt.ylabel('Media')
ax1.plot(x,media,"r",x,best,"b",x,bad,"k")
ax1.legend(('Media Global', 'Melhor Individuo',"Pior Individuo"), shadow=True)
plt.show()

final=indm.reshape(10,4)

botoes=[BitArray(final[0,:]).uint,BitArray(final[1,:]).uint,BitArray(final[2,:]).uint,
        BitArray(final[3,:]).uint,BitArray(final[4,:]).uint,BitArray(final[5,:]).uint,
        BitArray(final[6,:]).uint,BitArray(final[7,:]).uint,BitArray(final[8,:]).uint]

fim = time.time()
print("Tempo final: " +str(fim - inicio))