質問をすることでしか得られない、回答やアドバイスがある。

15分調べてもわからないことは、質問しよう!

ただいまの
回答率

87.78%

python2.7 SIRSシミュレーションをアニメーションを使わずに実装したい

受付中

回答 0

投稿

  • 評価
  • クリップ 0
  • VIEW 1,667

score 8

python初心者です。

前提・実現したいこと

ネットワーク攻撃シミュレーション実験のために、SIRS感染モデルをpython上で実装し、シミュレーションしようとしています。
verはpyrhon2.7です。
当初はgraph_toolを利用してアニメーションを用いて実装していましたが、データを取る時に一々ウィンドウを閉じなければならなかったので、アニメーションを使わずに実装することにしました。
以下に、ソースコードを示します。

該当のソースコード

#! /usr/local/bin/env python
# coding:utf-8

from numpy.random import *
from graph_tool.all import *
import networkx as nx
import sys, os, os.path

import create_graph as g # create_graphはネットワークグラフを作るためのモジュール
G=g.mgraph() # グラフを保持する場所
# グラフのノード数は100

#グラフの読み込みが終わったので、ここからはグラフのノードについて操作
g2=nx.Graph()
for e in G.edges():
    g2.add_edge(int(e.source()), int(e.target()))

removed = G.new_vertex_property("bool")

beta = 0.1  # 感染率
s = 0.01    # I->Sになる確率(回復率)
r = 0.01    # I->Rになる確率(死亡率)

S = [1, 1, 1, 1]          # 状態S  
I = [0, 0, 0, 0]          # 状態I
R = [0.8, 0.8, 0.8, 0.8]  # 状態R


# 最初は状態Sで初期化
state = G.new_vertex_property("vector<double>")
for v in G.vertices():
    state[v] = S

# ランダムに10個のノードを感染
vs = list(G.vertices())
for var in range(0,10):
    i = vs[randint(0, len(vs))]
    if(state[i] != I):
        state[i] = I

newly_infected = G.new_vertex_property("bool") # 新たに感染したノード

# 状態遷移させる関数
def update_state():
    newly_infected.a = False
    removed.a = False

    # visit the nodes in random order
    vs = list(G.vertices())
    shuffle(vs)
    scount=0      # 状態Sを数える
    icount=0      # 状態Iを数える
    rcount=0      # 状態Rを数える
    for v in vs:
        if state[v] == I:
            icount += 1
            if random() < r:
                state[v] = R
                try:
                    g2.remove_node(v)
                except:
                    pass
            elif random() < s :
                state[v] = S
        elif state[v] == S:
            scount+=1
            for w in v.out_neighbours():
                if state[w] == I:
                    if (random()<beta):
                        state[v] = I
                        newly_infected[v] = True
                        break
        if state[v] == R:
            rcount += 1
            removed[v] = True

        if icount==0:
            GC = sorted(nx.connected_component_subgraphs(g2), key=len, reverse=True)
            GC=len(GC[0])
            print ("s:",scount)
            print ("i:",icount)
            print ("r:",rcount)


update_state()

このソースコードを動かすと、特定のエラーメッセージは出なかったのですが、思った通りの挙動になりませんでした。
想定では以下のように、

('s:', 90)
('i:', 10)
('r:', 0)
('s:', 84)
('i:', 14)
('r:', 2)
・・・
・・・
('s:', 76)
('i:', 0)
('r:', 24)

というような遷移をします(実際に、アニメーションを実装した状態では上記のような結果が出力されました。)。
ところが、先ほどのソースコードを動かすと以下のような出力になりました。

('s:', 1)
('i:', 0)
('r:', 0)
('s:', 2)
('i:', 0)
('r:', 0)
・・・
・・・
('s:', 32)
('i:', 0)
('r:', 0)

この出力のおかしな点は3点あります。
・状態遷移させる前に、ランダムに10個感染させているのに I の数が0個になっている。
・確率で遷移させているのに I と R の数が増えず、S の数が1個ずつ増えている(ように見える)。
・そもそも上記のような結果が出ない時がある(実行される時とされない時がある)。

試したこと

関数の引数の問題かと思い、引数を指定してみましたが結果は変わりませんでした。

アニメーション部分のコードを丸ごとコメントアウトした以外は特に書き換えた部分はなく、なぜ思ったような挙動にならないかわからず困っています。
どうすれば思い通りの挙動になるでしょうか?

  • 気になる質問をクリップする

    クリップした質問は、後からいつでもマイページで確認できます。

    またクリップした質問に回答があった際、通知やメールを受け取ることができます。

    クリップを取り消します

  • 良い質問の評価を上げる

    以下のような質問は評価を上げましょう

    • 質問内容が明確
    • 自分も答えを知りたい
    • 質問者以外のユーザにも役立つ

    評価が高い質問は、TOPページの「注目」タブのフィードに表示されやすくなります。

    質問の評価を上げたことを取り消します

  • 評価を下げられる数の上限に達しました

    評価を下げることができません

    • 1日5回まで評価を下げられます
    • 1日に1ユーザに対して2回まで評価を下げられます

    質問の評価を下げる

    teratailでは下記のような質問を「具体的に困っていることがない質問」、「サイトポリシーに違反する質問」と定義し、推奨していません。

    • プログラミングに関係のない質問
    • やってほしいことだけを記載した丸投げの質問
    • 問題・課題が含まれていない質問
    • 意図的に内容が抹消された質問
    • 過去に投稿した質問と同じ内容の質問
    • 広告と受け取られるような投稿

    評価が下がると、TOPページの「アクティブ」「注目」タブのフィードに表示されにくくなります。

    質問の評価を下げたことを取り消します

    この機能は開放されていません

    評価を下げる条件を満たしてません

    評価を下げる理由を選択してください

    詳細な説明はこちら

    上記に当てはまらず、質問内容が明確になっていない質問には「情報の追加・修正依頼」機能からコメントをしてください。

    質問の評価を下げる機能の利用条件

    この機能を利用するためには、以下の事項を行う必要があります。

まだ回答がついていません

15分調べてもわからないことは、teratailで質問しよう!

  • ただいまの回答率 87.78%
  • 質問をまとめることで、思考を整理して素早く解決
  • テンプレート機能で、簡単に質問をまとめられる

関連した質問

同じタグがついた質問を見る