pythonのリスト置換におけるバグの質問

遺伝的アルゴリズムの設計（超初心者）

［注意］プログラミングをはじめて1週間ほどの初心者です。

遺伝的アルゴリズムと書いていますが全く厳密なものではなく、内容は適当です。

［概要］言語:Python
1, 19の数値を20個持つリストをランダムに10体生成
2, 0を最も多く持つリスト（father）、2番目に多く持つリスト（mother）を判定
3, fatherとmotherの持つ要素をインデックス毎に集約しリスト化(samples)
4, samplesからインデックス毎にランダムに要素を取り出し新世代(newgene)を10体生成
5, 手順24をループ

ここまでの動作は問題なく機能します。

発生している問題

何周かループすると全て同じリストになり（0の数が全て同じになる）、変化が止まるので、
その場合（newgeneが全て同率1位）のみ突然変異として、fatherの1箇所を
ランダムな数値に変更（リストの置換）する処理をしています。
この時、fatherのみ変更しているにも関わらず、なぜかmotherにも全く同じ変更が発生します。
そのため突然変異が実現できていません。

該当のソースコード

python
1import random
2
3# 0~9の数値をランダムに20個持つリスト kid を10個作成し kids にリスト化
4
5kid = []
6kids = []
7for _ in range(11):
8    kids.append(kid)
9    kid = []
10    for _ in range(20):
11        kid.append(random.randint(0, 9))
12kids.pop(0)
13
14loop = 1
15
16# --------------------以下ループ-------------------------
17# だいたい1000回以内に同率1位の状態となり、58行目がうまくいかない問題が発生する
18
19for _ in range(1000):
20
21    # kids の 0 の数をカウントし each_0_counts にリスト化
22
23    each_0_counts = []
24    for x in kids:
25        each_0_counts.append(x.count(0))
26
27    # 最も多い 0 の個数を max_score
28    # その次に多い 0 の個数を premax_score とする
29
30    max_score =  max(each_0_counts)
31    premax_score = 0
32    for x in each_0_counts:
33        if x == max_score:
34            continue
35        elif x > premax_score:
36            premax_score = x
37        else:
38            pass
39
40    # 0の個数が全て同じ場合（同率１位）の処理
41
42    if premax_score == 0:
43        premax_score = max_score
44    else:
45        pass
46
47    # 1位、２位のリスト番号を取得し、fatherとmotherを決める
48
49    father_index = each_0_counts.index(max_score)
50    mother_index = each_0_counts.index(premax_score)
51
52    father = kids[father_index]
53    mother = kids[mother_index]
54
55    # 問題の箇所
56    # 同率1位の場合、変化の停止を避けるため、fatherの一部をランダムに変更する
57    # このときfather、motherをプリントして調べてみると、なぜかmotherまで変更される
58
59    if premax_score == max_score:
60        father[random.randint(0, 19)] = random.randint(0, 9)
61    else:
62        pass
63
64    parents = []
65    parents.append(father)
66    parents.append(mother)
67
68    print("\n父 : " + str(father))
69    print("母 : " + str(mother))
70
71    # parentsの要素をインデックス毎にsamplesにリスト化
72
73    sample = []
74    samples = []
75    for y in range(21):
76        samples.append(sample)
77        sample = []
78        for x in parents:
79                try:
80                    sample.append(x[y])
81                except IndexError:
82                    continue
83    samples.pop(0)
84
85    # sampleからランダムに要素を追加し、新しい個体(newgenes)を10体生成
86
87    newgenes =  []
88    for _ in range(10):
89        newgenes.append([])
90
91    xx = -1
92    xy = 0
93    for _ in range(20):
94        xx += 1
95        xy = 0
96        for _ in range(10):
97            try:
98                add = random.choice(samples[xx])
99                newgenes[xy].append(add)
100                xy += 1
101            except IndexError:
102                continue
103
104    print("第" + str(loop) + "世代")
105    for x in newgenes:
106        print(str(x))
107
108    # ループに戻るためnewgenesをkidsに代入
109
110    loop += 1
111    kids = newgenes

試したこと

・fatherのリスト置換に問題が起きていると考え、リストの一部を置換ではなくfather自体に
文字列や関係のないリストを代入してみたところ、motherは影響を受けませんでした。
つまりfatherの一部を置換しようと場合のみ、motherも変更されるバグが起きています。
この原因が不明です。

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

PC: Mac
エディタ: Atom

行動規範の内容に同意します

回答1件

ベストアンサー

同率一位になったときに、単為生殖してますね。

python
1
2    max_score =  max(each_0_counts)
3    premax_score = 0
4    for x in each_0_counts:
5        if x == max_score:
6            continue
7        elif x > premax_score:
8            premax_score = x
9        else:
10            pass
11
12    # 0の個数が全て同じ場合（同率１位）の処理
13
14    if premax_score == 0:
15        premax_score = max_score  # コメント追加：同じスコアになる
16    else:
17        pass
18
19    # 1位、２位のリスト番号を取得し、fatherとmotherを決める
20
21    father_index = each_0_counts.index(max_score)  # コメント追加：同じインデックスになる
22    mother_index = each_0_counts.index(premax_score)    # コメント追加：同じインデックスになる
23
24    father = kids[father_index]  # コメント追加：同じリストオブジェクトになる
25    mother = kids[mother_index]  # コメント追加：同じリストオブジェクトになる

コード全体を理解していないのでこの対処で良いのかどうかはわかりませんが、空のスライス（同じ値の新しいリストオブジェクトを返す）を使って別オブジェクトにするのは易しいでしょう。

python
1    father = kids[father_index] 
2    mother = kids[mother_index][:]

投稿2018/08/30 03:45

hayataka2049

総合スコア30933

go0x

2018/08/30 05:51

解決しました。迅速な回答ありがとうございます。初学者なものでPythonにIDというものが存在することを知らなかったために行き詰まっていたようです。（メモ用：理解後に見つけた本件についての記事） https://qiita.com/utgwkk/items/5ad2527f19150ae33322 ちなみに mother = 2位と定義すると後半正しく成長しなかったので、最終的には1位だけを空のスライスでfather,motherに区分し、さらにfatherの一部に突然変異を行うことで95%の精度を達成できました。

行動規範の内容に同意します