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Commits
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 guzhujushi
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1c683cfb4d |
No files matched your search
@@ -1,30 +0,0 @@
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# 统一编辑器行为。多人（三人都用同一仓库）时能省掉大量格式争吵。
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root = true
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[*]
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charset = utf-8
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end_of_line = lf
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insert_final_newline = true
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trim_trailing_whitespace = true
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indent_style = space
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indent_size = 4
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[*.py]
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max_line_length = 100
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[*.{yml,yaml,json,toml}]
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indent_size = 2
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[*.md]
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trim_trailing_whitespace = false
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# PowerShell 脚本：UTF-8 无 BOM + LF（见 AGENTS.md）。
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# 且必须是纯 ASCII —— Windows PowerShell 5.1 在无 BOM 时按 ANSI 解析 .ps1，
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# 非 ASCII（例如中文）会变成非法字节并直接导致语法错误。
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[*.ps1]
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end_of_line = lf
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charset = utf-8
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[*.{bat,cmd}]
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end_of_line = crlf
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charset = utf-8
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@@ -1,51 +0,0 @@
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# 行尾策略：仓库内统一 LF，checkout 不做自动转换。
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#
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# 理由见 AGENTS.md：shell 脚本必须 UTF-8 无 BOM + LF。
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# 这个项目还会被队友在 Windows / WSL / Linux 上 clone，
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# 不固定行尾的话，每次提交都会出现"整文件都变了"的假 diff。
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* text=auto eol=lf
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# ---- 文本，显式声明 ----
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*.py text eol=lf
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*.md text eol=lf
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*.toml text eol=lf
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*.yml text eol=lf
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*.yaml text eol=lf
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*.json text eol=lf
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*.cfg text eol=lf
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*.txt text eol=lf
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*.tex text eol=lf
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*.bib text eol=lf
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.gitignore text eol=lf
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.gitattributes text eol=lf
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.editorconfig text eol=lf
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# PowerShell：必须是纯 ASCII + LF（Windows PowerShell 5.1 无 BOM 时按 ANSI 解析，
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# 中文会直接导致语法错误）。见 docs/04-environment.md §8。
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*.ps1 text eol=lf
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# 批处理必须 CRLF，否则 cmd 解析会出问题
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*.bat text eol=crlf
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*.cmd text eol=crlf
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# ---- 二进制，禁止任何转换 ----
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*.png binary
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*.jpg binary
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*.jpeg binary
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*.gif binary
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*.pdf binary
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*.eps binary
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*.svg text
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*.xlsx binary
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*.xls binary
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*.docx binary
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*.pptx binary
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*.zip binary
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*.exe binary
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*.dll binary
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*.db binary
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*.ico binary
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# ---- diff 行为 ----
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# 笔记本是 JSON 文本，可以正常 diff，但不要参与语言统计
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*.ipynb -linguist-detectable
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-63
@@ -1,63 +0,0 @@
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# ---- Python ----
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__pycache__/
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*.py[cod]
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*.egg-info/
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*.egg
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build/
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dist/
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.eggs/
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# ---- 虚拟环境 ----
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.venv/
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venv/
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env/
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.conda/
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*.conda-env/
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# ---- 测试 / 类型检查 ----
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.pytest_cache/
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.ruff_cache/
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.mypy_cache/
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.pyright/
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.coverage
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htmlcov/
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# ---- Jupyter ----
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.ipynb_checkpoints/
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*.ipynb.bak
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# ---- IDE ----
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.vscode/
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.idea/
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*.swp
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# ---- 论文产出（本地生成，不入库）----
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# 图表的中间产物不入库；定稿的成品图请放到 problems/<年份>_<题号>/figures/ 再提交
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figures/*.png
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figures/*.pdf
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!figures/.gitkeep
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tables/*.csv
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!tables/.gitkeep
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# ---- 真题原始数据 ----
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# 赛题原始数据文件（体积大、可重新下载）不入库，只提交你写的处理脚本和结论
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problems/**/raw/
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problems/**/*.xlsx
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problems/**/*.csv
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!problems/**/README.md
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# ---- 临时文件 ----
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tmp/
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*.log
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*.tmp
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.probe.tmp
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# ---- 系统 ----
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Thumbs.db
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desktop.ini
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$RECYCLE.BIN/
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# 受限/沙箱环境里 PowerShell 会以当前工作目录为基准生成字面量 "%SystemDrive%"
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# 目录（实际内容是 %SystemDrive%\ProgramData\Microsoft\Windows\Caches，
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# 即 COM 注册表缓存）。正常终端不会出现，删掉也会再生成，所以直接忽略。
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%SystemDrive%/
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@@ -1,31 +0,0 @@
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# 更新日志
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格式参考 [Keep a Changelog](https://keepachangelog.com/zh-CN/1.1.0/)，
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版本号参考 [语义化版本](https://semver.org/lang/zh-CN/)。
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## [Unreleased]
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### Added
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- 仓库骨架：`src/mcm_toolkit/` 7 个包（core / data / stats / models / solve / decision / viz）
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- 顶层 `__init__.py` 只导出 7 个子包 + 8 个快捷函数，`__all__` 即公开 API 清单
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- `core.Result`：唯一的结果对象（替代原建议里的 5 个 Result 类）
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- `docs/01-suggestion-review.md`：对 ChatGPT 建库建议的审查与精简（14 包 → 7 包，~250 函数 → ~40）
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- `docs/02-architecture.md`：包边界、`Result` / RNG / `fit-predict-score` 协议、依赖分层
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- `docs/03-roadmap.md`：L0/L1/L2 分级 + **永久不做清单**
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- `docs/04-environment.md`：conda / venv 配置与三个已踩的坑
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- `docs/dev/function-card-template.md`：S 档算法的函数卡片模板
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- `.venv`（基于 Anaconda base，`--system-site-packages`）+ 可编辑安装 —— 10.5 MB，离线可用
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- conda 环境 `mcm-toolkit`（`D:\anaconda\envs\mcm-toolkit`）—— Python 3.13.15，含 SALib / pymoo / pyright
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- `scripts/setup-conda.ps1` / `scripts/setup-venv.ps1` / `scripts/doctor.ps1`
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- `environment.yml`：需联网时的精确复现方案
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- `pyproject.toml`：核心依赖只 4 个，其余走 extras
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### Notes
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- 所有函数体**尚未实现**（统一 `raise NotImplementedError` + `TODO(L0/L1/v0.2)` 标记）。
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这是刻意的：先定接口，再按 `docs/03-roadmap.md` 的 L0 → L1 顺序填实现。
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- 已知缺口：`SALib`（Sobol/Morris）、`pymoo`、`pyright` 未安装（本机离线）。
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## [0.0.1] - 2026-10-01
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### Added
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- 项目初始化，包结构落盘（实现为空）。
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@@ -1,21 +1,18 @@
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MIT License
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MIT License
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Copyright (c) 2026 孤竹居士
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Copyright (c) 2026 guzhujushi
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||||||
Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
|
Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy of this software and
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||||||
of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
|
associated documentation files (the "Software"), to deal in the Software without restriction, including
|
||||||
in the Software without restriction, including without limitation the rights
|
without limitation the rights to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
|
||||||
to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
|
copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is furnished to do so, subject to the
|
||||||
copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
|
following conditions:
|
||||||
furnished to do so, subject to the following conditions:
|
|
||||||
|
|
||||||
The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
|
The above copyright notice and this permission notice shall be included in all copies or substantial
|
||||||
copies or substantial portions of the Software.
|
portions of the Software.
|
||||||
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|
||||||
THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
|
THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR IMPLIED, INCLUDING BUT NOT
|
||||||
IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
|
LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY, FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO
|
||||||
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
|
EVENT SHALL THE AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER LIABILITY, WHETHER
|
||||||
AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
|
IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM, OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE
|
||||||
LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
|
USE OR OTHER DEALINGS IN THE SOFTWARE.
|
||||||
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
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||||||
SOFTWARE.
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@@ -1,72 +1,3 @@
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# MCM/ICM Toolkit
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# MCM-ICM_Toolkit
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> 这是我参加美赛时用的学习和准备复用的代码，有需要可以自行克隆和修改。
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这是我参加美赛时用的学习和准备复用的代码，有需要可以自行克隆和修改
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美赛（MCM/ICM）编程手的**竞赛层工具箱**：
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把比赛中反复手写的代码沉淀成"高频算法自己实现 + 成熟库薄封装 + 统一结果接口"。
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> **不**替代 SciPy / scikit-learn / statsmodels / NetworkX / SALib / SymPy。
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> 只做它们到"4 天赛程能用"之间的那一层。
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## 快速开始
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```powershell
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# 1) 建环境（两条路选一条）
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.\scripts\setup-venv.ps1 # venv，零下载，复用 Anaconda base 的科学栈
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.\scripts\setup-conda.ps1 # conda 环境 mcm-toolkit（精准包列表，走代理下载）
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# 2) 自检
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.\scripts\doctor.ps1
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# 3) 激活
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.\.venv\Scripts\Activate.ps1
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```
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```python
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import mcm_toolkit as mcm
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mcm.set_seed(42)
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r = mcm.bootstrap_ci(data, statistic=np.median, random_state=42)
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print(r.params["low"], r.params["high"])
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```
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## 当前状态（v0.0.1）
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本地 git 仓库已初始化（`main`，首次提交 `5319589`），远程 Gitea 待配置。
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**接口已定，实现未填。** 所有函数体是 `raise NotImplementedError` + `TODO(L0/L1/v0.2)` 标记，
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按 [docs/03-roadmap.md](docs/03-roadmap.md) 的 L0 → L1 顺序填。
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## 目录
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| 路径 | 说明 |
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| `src/mcm_toolkit/` | 包源码，7 个子包 |
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| `tests/` | 测试，与包一一对应（测已知解析解，不测实现细节） |
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| `examples/` | 每个模块一个能跑的最小例子 |
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| `problems/` | 历年真题（每做完一题，反向沉淀 1～3 个通用函数） |
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| `notebooks/` | 探索用 |
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| `docs/` | 需求、架构、路线图、环境、规范 |
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| `scripts/` | 环境脚本 |
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| `STATUS.md` | 当前进度 |
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## 子包
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| 包 | 职责 | 关键函数 |
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|---|---|---|
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| `core` | 基础设施 | `Result` `get_rng` `check_*` |
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| `data` | 读 / 洗 / 变换 / 采样 | `load_table` `detect_outliers` `normalize` |
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| `stats` | 描述 / 推断 / bootstrap | `describe` `bootstrap_ci` `fit_distribution` |
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| `models` | 回归 / 时序 / ML | `fit_linear` `fit_arima` `compare_models` |
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| `solve` | 优化 / 模拟 / 敏感性 | `monte_carlo` `simulated_annealing` `sobol_analyze` |
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| `decision` | 评价决策 | `entropy_weights` `ahp_weights` `topsis` `gm11` |
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| `viz` | 出图出表 | `plot` `save_figure` `save_table` |
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## 文档
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开始动手前请先读 [docs/01-suggestion-review.md](docs/01-suggestion-review.md)——
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它记录了"为什么最终结构是这样"，以及**明确不做什么**。
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## 许可
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MIT，见 [LICENSE](LICENSE)。
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@@ -1,118 +0,0 @@
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# STATUS — 当前进度
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> 更新日期：2026-10-01
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## 本次任务
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审查并精简 ChatGPT 的建库建议 → 生成骨架文件 → 配置 conda 与 venv 环境 → 初始化 git 仓库。
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**结论：全部完成。** 两套环境均已建成并通过验证；本地仓库已初始化并完成首次提交。
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## 任务清单
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### ✅ 已完成
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**A. 建议审查与精简**
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- [x] 通读 `chatGPT_Suggestion.md`（33 节，约 2.4 万字），输出 `docs/01-suggestion-review.md`
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- 总裁决：**方向对，量级错**
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- 14 个包 → **7 个**；约 250 个函数 → **约 40 个**；5 个 Result 类 → **1 个**
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- 单函数文档要求 10 项 → **2 档**（只有约 15 个招牌算法写完整卡片）
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- 逐项给出"砍什么 / 为什么 / 替代什么"，并补上原文缺失的六件事
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（论文产出链路、指标方向与量纲、时间预算、可复现性、测试测什么、离线约束）
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**B. 骨架文件生成**（76 个文件，约 6800 行）
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- [x] `docs/02-architecture.md` 架构、`docs/03-roadmap.md` 路线图与**永久不做清单**
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- [x] `docs/04-environment.md` 环境文档、`docs/dev/function-card-template.md` 卡片模板
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- [x] `src/mcm_toolkit/` 7 个包 23 个模块（**只有签名 + docstring + `NotImplementedError`**）
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- [x] `tests/` 9 个文件、`examples/` 4 个、`problems/` `notebooks/` `figures/` `tables/`
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- [x] `pyproject.toml`（核心依赖 4 个 + 6 组 extras）、`environment.yml`
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- [x] `.gitignore` `.gitattributes` `.editorconfig` `LICENSE` `CHANGELOG.md` `README.md`
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- [x] 脚本 `scripts/setup-venv.ps1` `setup-conda.ps1` `doctor.ps1`
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**C. 环境配置**
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- [x] **venv 已建好**：`.venv`（10.5 MB，Anaconda base + `--system-site-packages`）
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+ `pip install -e . --no-deps --no-build-isolation`；
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||||||
可直接导入 numpy 2.4.6 / scipy 1.18.1 / pandas 3.0.6 / matplotlib 3.11.2 /
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sklearn 1.9.1 / statsmodels 0.15.0 / networkx 3.6.1 / sympy 1.14.0
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（版本随 base 走，base 升级后自动同步）
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||||||
- [x] **conda 环境已建好**：`D:\anaconda\envs\mcm-toolkit`（1.55 GB，Python 3.13.15）
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||||||
- 科学栈：numpy 2.4.6 / scipy 1.18.1 / pandas 3.0.6 / matplotlib 3.11.2 /
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||||||
sklearn 1.9.1 / statsmodels 0.15.0 / networkx 3.6.1 / sympy 1.14.0（MKL 后端）
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- 已补装 pip-only 依赖：SALib、pymoo 0.6.2、pyright 1.1.414
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- 已在本项目中可编辑安装
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- 实测耗时 868 秒，下载约 3 GB
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- [x] **Anaconda base 已升级** 2025.12 → **2026.07**（365 个包，下载 638 MB，耗时 1033 秒）
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- conda 自身 25.11.1 → **26.7.3**（实测复核）
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- 并把项目环境 numpy 对齐到 base 的 2.4.6，**两套环境数值栈现已完全一致**（MKL 后端）
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- 升级前已用 `conda list -n base --revisions` 留了回滚点
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- [x] 环境脚本按实测结果重写：`setup-conda.ps1` 默认改为**精准包列表**
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（`--clone base` 实测会走完整下载安装，不再是"离线快捷方式"）
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**D. Git 仓库**
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- [x] `git init -b main`，`core.autocrlf=false`，首次提交
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`5319589`（76 文件 / 6812 行），工作区干净
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- [x] `git ls-files --eol` 复核：**全部 LF**，`.gitattributes` 生效
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- [x] 仓库由**本人账户 guzhu** 创建（见决策 17）
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### 验证结果
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| 检查 | venv | conda `mcm-toolkit` |
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|---|---|---|
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| `pytest` | 20 passed, 49 skipped | 20 passed, 49 skipped |
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| `import mcm_toolkit` | 0.0.1 / 16 项 | 0.0.1 / 16 项 |
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| `ruff check` | All checks passed | — |
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| `scripts/doctor.ps1` | 跑通 | — |
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| SALib / pymoo / pyright | 缺失 | 已装 |
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- base 亦已复核：numpy 2.4.6 / scipy 1.18.1 / pandas 3.0.6（与两套环境一致）
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- skip 的都是等实现的算法行为测试；通过的 20 条是 `tests/test_api_surface.py` 的公开 API 契约测试
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- 三个 `.ps1` 通过 PowerShell AST 语法解析
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### ⚠️ 需要注意 / 遗留
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- [x] ~~两套环境版本不一致~~ → **已解决**：base 升级到 2026.07 后，
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numpy/scipy/pandas/matplotlib/sklearn/statsmodels/networkx/sympy 版本完全一致，
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只差 Python 补丁号（3.13.9 vs 3.13.15）。详见 `docs/04-environment.md` §5。
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- [ ] **Gitea 远程尚未配置**：本地仓库已就绪（`main` / `5319589`），
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只差你自己的 Gitea 地址。命令见 `docs/05-git-workflow.md` §3。
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- [ ] 所有函数实现尚未开始（按 L0 → L1 顺序，见 `docs/03-roadmap.md`）
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- [ ] 本机 `exec_command` 在沙箱模式下**完全不可用**
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（`helper_unknown_error: setup refresh had errors`），只有提权
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（`require_escalated`）模式可用。沙箱模式只允许写 `D:\MCM&ICM_Toolkit`。
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- [ ] **副作用**：沙箱通道（Node 子进程）以 `CodexSandboxOffline` 账户运行，
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它写出的文件 Owner 是沙箱账户而非 `guzhu`。
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实测 `guzhu` 对这些文件仍有 Modify 权限（继承自 `Authenticated Users`），
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读写不受影响；但 git 的 **dubious ownership** 检查会因此误报，
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所以 `.git` 必须由本人账户创建（见决策 17）。
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若以后再用沙箱通道写文件，注意同一问题。
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## 决策记录
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| # | 决策 | 理由 |
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|---|---|---|
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| 1 | 包数从 14 砍到 7 | `regression`/`ml` 重复；`optimization`/`simulation`/`sensitivity` 同族；`dynamics`/`network` 低频 → 降级为模块 |
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| 2 | 只保留 1 个 `Result` | 第一版没有任何函数需要区分 5 种结果类型，属过早分类 |
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| 3 | 函数清单从 ~250 砍到 ~40 | 4 天赛程的工具，不是 6 个月的框架；没在真题里用过三次的不写 |
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| 4 | 删掉 `maximize` / 重复的 `normalize` / 13 个 `plot_*` 等 | 同义或一行转发；`plot(kind=...)` 替代 13 个函数 |
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| 5 | 文档从"每函数 10 项"降到 2 档 | 10 项文档的写作成本是实现的 20 倍，是最可能导致项目停滞的一条 |
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| 6 | 补上原文缺失的**论文产出链路** `save_table` / `mcm_style` | 美赛是论文比赛；原文只给了一个 `save_figure` |
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| 7 | 补上**永久不做清单** | 原文用"建议不要"，防不住膨胀；写成硬规则 |
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| 8 | venv 用 `--system-site-packages` | 10.5 MB、离线可用；作为轻量开发与断网兜底 |
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| 9 | conda 环境用**精准包列表**而非 `--clone base` | 实测 `--clone` 会重放 base 全套包并逐个下载（连 pandoc 都下），远慢于精准列表 |
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| 10 | 生成的是**签名 + docstring + NotImplementedError** | 用户要自己读代码学算法；骨架定接口，实现留给学习过程 |
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| 11 | `.ps1` 写成**纯 ASCII**（英文注释/输出），而非中文 | Windows PowerShell 5.1 无 BOM 时按 GBK 解析 `.ps1`，中文直接导致语法错误；保留中文就必须加 BOM，违反 AGENTS.md |
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| 12 | `.ps1` 用 LF 而非 CRLF | 遵守 AGENTS.md「shell 脚本 UTF-8 无 BOM + LF」；PS 5.1 对 LF 无问题 |
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| 13 | `chatGPT_Suggestion.md` 保持原样 | 用户手写的输入文件，不属于本次产物，不做无谓改动 |
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| 14 | base 升级用 `conda update -n base --all`，而不是装新 conda | 计划干净（365 更新 / 0 删除 / 0 冲突），且能保留既有的 `lingbot-map` 环境 |
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| 15 | 项目环境 numpy **降**到 base 的 2.4.6 | 升 base 的 numpy 会连带把 BLAS 从 MKL 换成 OpenBLAS；宁可降一个 minor，也不动整套线性代数后端 |
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| 16 | 新增 `.gitattributes` 强制 LF | 仓库要给队友在 Windows/WSL/Linux 上 clone，不固定行尾会产生"整文件都变了"的假 diff |
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| 17 | `.git` 由**本人账户 guzhu** 重建，不做 `safe.directory` 豁免 | 沙箱通道建的 `.git` Owner 是 `CodexSandboxOffline`，git 会报 dubious ownership。加全局豁免是把问题藏起来；直接以本人账户重建，仓库和远程（Gitea）身份一致 |
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| 18 | `core.autocrlf=false`（仓库级） | 配合 `.gitattributes` 的 LF 策略，避免 Windows 上 checkout 又转成 CRLF |
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## 下一步
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1. 在 Gitea 建**空**仓库（不要初始化）→ `git remote add origin ...` → `git push -u origin main`
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（命令见 `docs/05-git-workflow.md` §3，HTTPS 与 SSH 两版都有）。
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2. 按 `docs/03-roadmap.md` 的 **L0（12 个函数）** 顺序填实现，先写测试再写代码。
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3. 每写完一个函数，在 `examples/` 里加一行最小用法，并更新本文件。
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4. L0 跑通后，找一道真题（建议 2025 C）走完整流程，反向沉淀函数。
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File diff suppressed because it is too large.
Load diff
@@ -1,207 +0,0 @@
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# ChatGPT 建库建议 · 审查与精简
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> 被审查对象：仓库根目录 `chatGPT_Suggestion.md`（33 节，约 2.4 万字）
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> 审查日期：2026-10-01
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## 一、总裁决
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**方向对，量级错。**
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**方向对的地方（保留）**：把比赛的即用代码沉淀成"竞赛层薄封装 + 高频算法自己实现 + 统一结果接口"，而不是攒一堆题解。这个定位是全文最有价值的部分，也是这个仓库存在的理由。
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**量级错的地方（砍）**：原文给出 14 个子包、约 250 个函数、每个函数强制 10 项文档。这是一个人 **6～12 个月**的个人项目体量，不是支撑 **4 天**比赛的体量。按原文执行，最可能的结局是：前两周写完 `core` 和 `data`，然后在 `optimization/` 的 6 个文件面前失去动力，仓库停在半成品——这比"只有一个 20 个函数的 `mcm_toolkit.py`"更糟，因为半成品既不能用于比赛，也不好看。
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**精简后的目标**：
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| 维度 | ChatGPT 版 | 精简版 |
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|---|---|---|
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| 子包 | 14 | **7** |
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| 函数（v0.1） | ~250 | **~40**（其中第一周只做 12 个） |
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| Result 类 | 5 | **1** |
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| 单函数文档要求 | 10 项，全体强制 | **2 档**，只有 ~15 个"招牌算法"做全卡片 |
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| 预计完成周期 | —— | **4～6 周**出可用 v0.1 |
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## 二、必须保留的（原文的干货）
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| # | 原文主张 | 为什么留 |
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|---|---|---|
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| 1 | 「不要重新造轮子。`mcm_toolkit` 做竞赛层封装，而不是替代 SciPy/sklearn/NetworkX」 | 全文最重要的一句。它同时是设计原则和**防膨胀闸门** |
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| 2 | 统一结果对象（`result.params / metrics / success`） | 真实痛点。比赛时最烦的就是每个函数返回不一样的东西 |
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| 3 | 依赖分层：核心 4 个包 + `[project.optional-dependencies]` | 符合轻量化，且让 CI 和赛场安装都能可控 |
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| 4 | 顶层 `__init__` 不 `import *`，只导出子包 + 少量高频快捷函数 | 保留 |
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| 5 | 「`__all__` 是**公开 API 清单**，不是导出按钮」 | 保留，这条纪律要从第一版养成 |
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| 6 | `problems/` 沉淀历年真题、`notebooks/` 做探索 | "每做一题反向沉淀一个通用函数"是这套东西能长大的唯一机制 |
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| 7 | `save_figure(fig, path, dpi=300, formats=("png","pdf"))` | 美赛送稿硬需求，原文提了但严重低估——见第四节 |
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| 8 | 参考库定位：SALib / NetworkX / statsmodels / pymoo / SymPy / sklearn | 六条定位全部准确，可直接当"别自己写"的白名单 |
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| 9 | A / B / C 三级（自己写 / 自己封装 / 直接调用）的分类框架 | 框架留，**边界要下调**（见第三节第 10 条） |
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## 三、要砍的
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### 3.1 结构层：14 包 → 7 包
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| 原文的包 | 处置 | 理由 |
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|---|---|---|
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| `core/` | **留**（4 → 3 文件） | 基础设施，必须有 |
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| `data/` | **留**（4 文件） | 最高频 |
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| `statistics/` | **留**，改名 `stats/`（5 → 3 文件） | S 级模块 |
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| `regression/` + `ml/` | **合并为 `models/`** | 原文这两块 `fit_linear_regression` 与 `fit_linear` 明显重复，一套 `fit/predict/score` 协议就够了 |
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| `optimization/` + `simulation/` + `sensitivity/` | **合并为 `solve/`** | 这三者是同一件事的三种形态："把模型反复算"。分开建三个包，共享的 `Result`、`rng`、并行约定要在三处重复 |
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| `dynamics/` | **降级**为 `solve/dynamics.py`，进 v0.2 | 原文自己承认"不一定主攻 MCM A"。MCM A 一年一题，且 SymPy+SciPy 封装只需 4 个函数，不值得一个独立包 |
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| `network/` | **降级**为 `solve/graph.py`，进 v0.2 | 只有 ICM D 用；NetworkX 已全部提供。原文列了 5 个子模块 20+ 函数，其中 `degree_centrality` 之类就是一行转发 |
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| `decision/` | **留但砍半**：8 → 4 文件 | AHP / TOPSIS / 熵权 / 灰色是中文赛高频，值得留；`dea`、`fuzzy` 见下 |
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| `visualization/` | **改 `viz/`**，13 个 `plot_*` → 1 个 `plot(kind=...)` + 3 个专用图 | 见 3.3 |
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| `utils/metrics.py` | **取消**，指标并入 `models/metrics.py` | 原文第 26 节又建议单列 `analysis/` 放同样的函数，三处重复 |
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| 第 26 节的 `analysis/` | **取消** | 与 `utils/metrics.py` 功能完全重叠 |
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| `docs/api/` `docs/tutorials/` | 保留占位，**不写内容** | 自动 API 文档用 mkdocs/sphinx 生成，手写必然过期 |
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### 3.2 设计层
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| 砍什么 | 理由 | 替代 |
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|---|---|---|
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| 5 个 Result 类 | 第一版没有任何一个函数需要区分这五种；过早分类会导致大量样板代码 | **1 个 `Result`**：`name / params / metrics / data / success / message`，后续真需要时再派生 |
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| 每个函数 10 项文档（数学定义/适用场景/参数/实现/示例/测试/复杂度/数值稳定性/常见错误/MCM 案例） | 对一个一行转发的封装函数写 10 项文档，写作成本是实现的 20 倍。**这是最可能导致项目停滞的一条** | 两档制，见第七节 |
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| 「`__init__.py` 里再导出少量高频函数」的具体选择 | 原文选的是 `solve_ode`——但 ODE 已被降级 | 改成 `monte_carlo / bootstrap_ci / minimize / parameter_sweep / topsis / compare_models` |
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### 3.3 函数层：要删的清单
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> 判断标准只有两条：**美赛近 10 年题面出现过吗？** / **成熟库是不是一行就够？** 两条都不满足就删。
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| 删除项 | 理由 | 替代 |
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|---|---|---|
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| `maximize()` | 就是 `minimize` 取负 | `minimize` 加 `sense="max"` 参数 |
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| `kendall_correlation` / `partial_correlation` | 美赛几乎不用；`df.corr(method="kendall")` 一行 | pandas |
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| `modified_zscore_outliers` / `zscore_outliers` | IQR 和 z-score 两种覆盖 95% 场景 | 只留 `detect_outliers(method="iqr"｜"zscore")` |
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| `distribution_pdf/cdf/ppf` 三个独立函数 | 纯转发 scipy | `fit_distribution` 返回的对象上挂 `.pdf/.cdf/.ppf` |
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| `sample_without_replacement` / `sample_with_replacement` | `rng.choice(..., replace=)` 一行 | numpy |
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| `brownian_motion` / `geometric_brownian_motion` | niche，只有金融题偶尔用 | 用到再写；`random_walk` 已覆盖 |
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| `mmc_metrics` / `simulate_queue` | 排队论在美赛出现频率极低，且 `simulate_queue` 是个完整的离散事件仿真引擎，成本极高 | 只留 `mm1_metrics`（闭式解，10 行） |
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| `crowding_distance` / `hypervolume` | NSGA-II 内部件，属于原文自己划的 C 类 | pymoo |
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| `dea_efficiency` | 低频；且要解一堆 LP，实现成本不低 | 真要用，现场用 `scipy.optimize.linprog` 拼 |
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| `fuzzy_comprehensive_evaluation` | 低频，且"隶属度函数"没有通用形式，做不了通用封装 | 删 |
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| `value_iteration` + `policy_iteration` + `dynamic_programming` 三个 | 三者是同一族的三种写法，第一版同时做属于过度设计 | 只留 `dynamic_programming`（通用）+ `knapsack_dp`（模板） |
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| `weighted_moving_average` / `holt_trend` / `seasonal_decompose` | statsmodels 一行。原文自己也在第 7 节说"做薄封装" | 只留 `exponential_smoothing` 一个包装 |
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| `grid_sweep` | `parameter_sweep` 的特例 | 合入 `parameter_sweep` |
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| 13 个 `plot_*` | 每个都是 `ax` 上加两行；拆成 13 个函数后，改一次全局样式要改 13 处 | `plot(x, y, kind="line"｜"scatter"｜"hist"｜"box"｜"heatmap")` + `plot_correlation_matrix` / `plot_residuals` / `plot_convergence` 三个有真实逻辑的 |
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| `normalize` 与 `minmax_scale` 并存 | 是同一个东西的两个名字 | 只留 `normalize` |
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| `standardize` 与 `zscore` 并存（一个在 data、一个在 stats） | 同上 | 只留 `data.standardize` |
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| `higher-level`：`sample_distribution`、`distribution_pdf` 系列 | 转发 | 删 |
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**净效果：约 250 → 约 40 个函数。**
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### 3.4 下调 A/B/C 的边界
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原文的 A 类（"强烈建议自己实现"）里有 `dynamic programming`、`genetic algorithm`、`sensitivity analysis` 等。**用于学习时**这个清单没问题；但**比赛现场**要反过来：
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- 比赛时：**能用库就用库**（SALib 的 `sobol_analyze` 一定比自己写的对）。
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- 平时：自己实现，目的是"读得懂、改得动、能解释给队友"。
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- 所以自己实现的代码要单独标 `_from_scratch` 或放在 `mcm_toolkit/algo/`，默认走库版本。
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原文把这两个场景混在一起了。
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## 四、ChatGPT 漏掉的（真正决定比赛成败的）
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原文 33 节几乎全是"代码结构"，但**美赛是论文比赛，不是代码比赛**。以下六条原文完全没提或严重低估：
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1. **论文产出链路（最严重的缺失）**
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工具箱的最终消费者是**论文**。原文只给了一个 `save_figure`。至少要补：
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- `save_table(df, path, fmt=("csv","md","latex"))` —— 结果表直接出 LaTeX，粘贴进论文
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- 全局图样式 `mcm_style()`：字号 ≥ 9pt、线宽 ≥ 1.5、`dpi=300`、色盲友好调色板、双栏宽度
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- 图注（`fig.caption`）与"图号—正文引用"的约定
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2. **量纲与方向**
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`normalize` 没区分"无量纲化"和"标准化"，更没提**效益型 / 成本型指标方向**。评价类题目（TOPSIS/熵权）翻车基本都翻在这里。
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3. **时间预算**
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4 天比赛，函数的价值 = 正确性 ÷ 上手时间。原文没有一条关于"够快"的约定：MC 必须向量化、`n_resamples` 默认值要能在一分钟内跑完、不要引入编译开销。
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4. **可复现性**
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提了 `get_rng`，但没提"提交要能复现"。约定：所有带随机的公开函数第一个参数是 `random_state`，论文附录必须写 seed。
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5. **测试测什么**
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说了 pytest，没说测什么。应测 `已知解析解`：MC 积分 vs 解析积分、正态 CI vs 公式值、`bootstrap_ci` 大样本下收敛到 CLT 值。**不要测实现细节**。
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6. **离线约束**
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原文的 extras 设计假设比赛机器能联网。现场装不上包是真实风险，必须有 `environment.yml` 锁版本 + 一份"最小可用依赖"清单。
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另外两条工程问题：
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7. **原文第 32 节把 `problems/` `notebooks/` 和 `src/` 混在一个仓库**——这是对的，但要注意 `problems/` 会带来大量数据文件，`.gitignore` 要提前写好（见仓库根目录的 `.gitignore`）。
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8. **没有"不做"清单**。原文用"建议不要"，但真正能防膨胀的是写死的"本仓库**永远不**实现 X"。已补进 `docs/03-roadmap.md`。
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## 五、精简后的结构
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```text
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MCM&ICM_Toolkit/
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├── src/mcm_toolkit/
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│ ├── core/ 基础设施：Result / rng / 校验 ← 第一个做
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│ ├── data/ 读、洗、变换、采样 ← 最高频
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│ ├── stats/ 描述、推断、bootstrap ← S 级
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│ ├── models/ 回归 + 时序 + ML 薄封装（统一 fit/predict/score）
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│ ├── solve/ 优化、模拟、敏感性、图、动力学 ← 竞赛主力
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│ ├── decision/ 熵权 / AHP / TOPSIS / 灰色
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│ └── viz/ 统一绘图 + 图表导出
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├── tests/ tests/test_*.py（按包一一对应）
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├── examples/ 每个模块一个能跑的最小例子
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├── problems/ 历年真题（2025_C/ ...）
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├── notebooks/ 探索用
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├── docs/ 本目录
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├── scripts/ setup-conda.ps1 / setup-venv.ps1
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├── pyproject.toml
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├── environment.yml
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└── STATUS.md 进度
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```
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包结构详情与每个包的边界见 `02-architecture.md`。
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## 六、功能清单分级
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见 `03-roadmap.md`。摘要：
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- **L0（第一周，12 个）**：`Result` `get_rng` `load_table` `clean_missing` `detect_outliers` `normalize` `standardize` `describe` `correlation_matrix` `bootstrap_ci` `monte_carlo` `save_figure`
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- **L1（v0.1，共约 40 个）**：L0 + 回归/时序/优化/敏感性/评价/绘图
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- **L2（v0.2）**：`dynamics`、`graph`
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- **永久不做**：见 `03-roadmap.md` 末节
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## 七、开发纪律：文档从 10 项降到 2 档
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原文要求**每个**函数都写 10 项。改成两档：
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**S 档（招牌算法，约 15 个）** —— 用 `docs/dev/function-card-template.md` 的完整卡片：
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数学定义 / 适用场景 / 参数 / 复杂度 / 数值稳定性 / 常见错误 / 最小示例 / 单测 / 赛题用法。
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覆盖：`bootstrap_ci` `monte_carlo` `simulated_annealing` `dynamic_programming` `parameter_sweep` `sobol_analyze` `topsis` `entropy_weights` `ahp_weights` `gm11` `detect_outliers` `local_sensitivity` 等。
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**A 档（其余，薄封装）** —— 只要求：
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1. docstring 里**一句话数学含义 + 一句话什么时候用**；
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2. 一条 `pytest`（对齐库结果或已知值）。
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不单独写文档。
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> 判断标准：**我会不会去改它的内部实现？** 会 → S 档；只当转发器用 → A 档。
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## 八、执行顺序（时间盒）
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| 周 | 目标 | 交付 |
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| 1 | `core` + `data` + `stats` 骨架；S 档先写 `bootstrap_ci` `monte_carlo` `normalize` `detect_outliers` | L0 全部可跑通 |
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| 2–3 | `models` + `solve/optimize` + `solve/simulate` | `compare_models` 能跑 |
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| 4 | `solve/sensitivity` + `decision` + `viz` | 一套端到端 example |
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| 5–6 | 拿一道真题（如 2025 C）从头走一遍，反向补函数 | `problems/2025_C/` 完成 |
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| 之后 | 每做一题 → 沉淀 1～3 个函数 + 对应 test | 仓库自然长大 |
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**这个顺序的关键是"先能跑通一条完整链路，再补宽度"**，与原文"先把 14 个包建齐"相反。
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@@ -1,178 +0,0 @@
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# 架构设计
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> 上游依据：`01-suggestion-review.md`。本文件定义"代码往哪写、边界在哪、接口长什么样"。
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## 一、设计原则
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1. **薄封装优先。** 能用 SciPy / sklearn / statsmodels / NetworkX / SALib 一行解决的，就只做一行转发 + 参数校验 + `Result` 包装。本仓库**不**替代这些库。
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2. **自己实现是有目的的。** 只有"库里没有、或者自己写才学得会"的算法才手写（bootstrap、Monte Carlo、DP、SA、熵权、TOPSIS、灰色……）。手写实现要能被读懂、能被改。
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3. **统一出口。** 凡是"拟合 / 求解 / 模拟"类函数，一律返回 `Result`，字段固定。
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4. **可复现。** 所有含随机的公开函数都接受 `random_state`，默认 `None`（用全局 RNG）。
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5. **默认值面向比赛。** 默认参数应当在 4 天赛程里"直接能跑完"，不用调。
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## 二、包结构（7 个包）
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```text
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src/mcm_toolkit/
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├── __init__.py 只导出 6 个高频快捷函数 + 7 个子包
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├── _version.py
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│
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├── core/ ① 基础设施 —— 所有包的地基
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│ ├── result.py Result
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│ ├── random.py set_seed / get_rng
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│ └── validate.py check_array / check_same_length / check_probability / check_square
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│
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├── data/ ② 数据进出 —— 最高频
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│ ├── io.py load_table / save_table
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│ ├── clean.py clean_missing / impute_missing / detect_outliers / winsorize
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│ ├── transform.py normalize / standardize / log_transform / one_hot_encode
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│ └── sample.py train_test_split / kfold_split / bootstrap_sample
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│
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├── stats/ ③ 统计 —— S 级模块
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│ ├── descriptive.py describe / zscore / coefficient_of_variation
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│ ├── inference.py confidence_interval / t_test / anova / chi_square_test
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│ │ fit_distribution / goodness_of_fit
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│ └── bootstrap.py bootstrap_statistic / bootstrap_ci ★ 自己实现
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│
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├── models/ ④ 建模 —— 回归 / 时序 / ML，统一协议
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│ ├── base.py Model 协议：fit / predict / score
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│ ├── metrics.py rmse / mae / mape / r2_score / adjusted_r2 / compare_models
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│ ├── regression.py fit_linear / fit_polynomial / fit_nonlinear / predict
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│ ├── timeseries.py exponential_smoothing / fit_arima / forecast
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│ └── ml.py fit_forest / fit_logistic / kmeans / pca / cross_validate
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│
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├── solve/ ⑤ 求解 —— 竞赛主力（把模型反复算）
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│ ├── optimize.py minimize / linear_program / integer_program
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│ │ dynamic_programming / knapsack_dp ★ 自己实现
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│ │ simulated_annealing ★ 自己实现
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│ │ pareto_front
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│ ├── simulate.py monte_carlo / monte_carlo_probability / monte_carlo_integral
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│ │ random_walk / markov_simulate / markov_steady_state
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│ │ mm1_metrics
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│ ├── sensitivity.py local_sensitivity / one_at_a_time / parameter_sweep
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│ │ robustness_test / sobol_analyze / morris_analyze
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│ ├── graph.py 【v0.2】build_graph / shortest_path / centrality / pagerank / max_flow
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│ └── dynamics.py 【v0.2】solve_ode / solve_system / find_equilibrium / local_stability
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│
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├── decision/ ⑥ 评价决策 —— 中文赛特色
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│ ├── weighting.py entropy_weights / critic_weights / equal_weights
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│ ├── ahp.py ahp_weights / ahp_consistency_ratio
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│ ├── topsis.py topsis
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│ └── grey.py grey_relational_analysis / gm11_fit_predict
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│
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└── viz/ ⑦ 出图出表 —— 论文产出的最后一公里
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├── style.py mcm_style
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├── plot.py plot / plot_correlation_matrix / plot_residuals / plot_convergence
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└── export.py save_figure / save_table
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```
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★ = 自己实现（S 档，配完整函数卡片）
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## 三、与 ChatGPT 原方案的对照
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| 原方案 | 现方案 | 变更理由 |
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|---|---|---|
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| 14 个包 | 7 个包 | 见 `01-suggestion-review.md` §3.1 |
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| `regression/` + `ml/` | 合并 `models/` | 原方案里 `fit_linear` 与 `fit_linear_regression` 重复 |
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| `optimization/` + `simulation/` + `sensitivity/` | 合并 `solve/` | 三者共享 Result / rng / 并行约定，分开会重复三遍 |
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| `dynamics/` `network/` | 降级为 `solve/dynamics.py` `solve/graph.py`，进 v0.2 | 低频，不值得独立包 |
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| `utils/metrics.py` + 单列 `analysis/` | 合并 `models/metrics.py` | 原方案三处重复放同一批指标 |
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| 13 个 `plot_*` | `plot(kind=...)` + 3 个专用图 | 改全局样式不必改 13 处 |
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| 5 个 Result 类 | 1 个 `Result` | 第一版没有一个函数需要区分五种结果 |
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## 四、关键约定
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### 4.1 `Result`（唯一结果对象）
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```python
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@dataclass
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class Result:
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name: str # 产生它的函数名
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params: dict | None = None # 参数估计 / 决策变量取值
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metrics: dict | None = None # 评估指标
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data: Any = None # 主要载荷（预测值 / 轨迹 / 排序……）
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success: bool = True
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message: str = ""
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```
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约定：
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- 任何"拟合 / 求解 / 模拟 / 评价"函数**只返回 `Result`**，不返回裸 tuple。
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- `Result` 支持 `repr` 直接打印成"指标表"，方便贴进论文草稿。
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- 后续真需要区分类型时再派生，不提前建 5 个类。
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### 4.2 随机数
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```python
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set_seed(seed) -> None # 全局种子
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get_rng(random_state=None) -> np.random.Generator
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```
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- 所有含随机的函数签名统一含 `random_state=None`，内部第一行 `rng = get_rng(random_state)`。
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- **禁止**直接用 `np.random.*` 旧接口，禁止裸用 `random` 模块。
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- 论文附录必须写明 seed。
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### 4.3 模型协议
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```python
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class Model(Protocol):
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def fit(self, X, y, **kw) -> "Model": ...
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def predict(self, X) -> np.ndarray: ...
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def score(self, X, y) -> dict: ... # 返回指标 dict，不是单个 float
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```
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- 这样 `compare_models({"linear": m1, "rf": m2}, X, y)` 才能统一执行。
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- `compare_models` 返回 `pd.DataFrame`（行=模型，列=指标），可直接 `save_table(..., fmt="latex")`。
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### 4.4 指标方向与量纲（评价类必读）
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- `normalize` 只做**无量纲化**（min-max / 向量归一），不改变指标方向。
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- 方向（效益型 / 成本型）在 `decision` 层处理，用参数 `benefit_columns` 显式声明。
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- **不允许**默认假设"越大越好"。
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### 4.5 import 规则
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- 顶层 `mcm_toolkit/__init__.py` 只导出子包 + 6 个快捷函数，**不 `import *`**。
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- 子包之间允许单向依赖：`core ← data / stats / models / solve / decision / viz`；`viz` 可依赖其余全部；**禁止反向依赖**。
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- `__all__` 是公开 API 清单，不写"内部工具"。
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### 4.6 依赖分层
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| 层 | 包 | 说明 |
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|---|---|---|
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| 核心（必装） | `numpy` `scipy` `pandas` `matplotlib` | `core` `data` `stats` `viz` 只需要这些 |
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| `[ml]` | `scikit-learn` `statsmodels` | `models/` |
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| `[graph]` | `networkx` | `solve/graph.py` |
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| `[sensitivity]` | `SALib` | `sobol_analyze` / `morris_analyze` |
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| `[symbolic]` | `sympy` | `solve/dynamics.py` |
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| `[moo]` | `pymoo` | 真需要 NSGA-II 时 |
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| `[excel]` | `openpyxl` | Excel 读写 |
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| `[dev]` | `pytest` `ruff` `pyright` | 开发 |
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**可选依赖缺失时必须给出可读报错**，例如 `sobol_analyze` 在没装 SALib 时提示 `pip install "mcm-toolkit[sensitivity]"`，而不是 `ModuleNotFoundError` 裸抛。
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## 五、测试策略
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- 目录 `tests/` 与包一一对应（`tests/test_stats.py` ↔ `stats/`）。
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- **测已知解析解，不测实现细节**：
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| 函数 | 测法 |
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|---|---|
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| `monte_carlo_integral` | 对 `∫₀¹ x² dx = 1/3` 收敛，误差 < 1e-2（n=1e5） |
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| `bootstrap_ci` | 正态样本大 n 下，百分位 CI ≈ 解析 CI（±5%） |
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| `confidence_interval` | 与 `scipy.stats.norm.interval` 对齐 |
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| `fit_polynomial` | 与 `np.polyfit` 系数对齐（`allclose`） |
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| `detect_outliers` | 人工构造带 3 个离群点的数组，命中数 = 3 |
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| `topsis` | 与手算的排序一致 |
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- 随机相关测试一律固定 `random_state`。
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- 每条断言都要能说清"错了说明什么"。
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@@ -1,112 +0,0 @@
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# 路线图与开发纪律
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> 依据：`01-suggestion-review.md` §6–§8。
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> 进度看根目录 `STATUS.md`，本文件只定义"做什么、做到什么程度、什么不做"。
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## 一、功能清单分级
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### L0 —— 第一周必做（12 个）
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没有这 12 个，工具箱根本跑不起来；有了这 12 个，已经能应付大部分题目。
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| 函数 | 所在模块 | 档位 |
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|---|---|---|
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| `Result` | `core/result.py` | A |
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| `get_rng` / `set_seed` | `core/random.py` | A |
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| `load_table` | `data/io.py` | A |
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|
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| `clean_missing` | `data/clean.py` | A |
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| `detect_outliers` | `data/clean.py` | **S** |
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| `normalize` | `data/transform.py` | A |
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| `standardize` | `data/transform.py` | A |
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| `describe` | `stats/descriptive.py` | A |
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| `correlation_matrix` | `stats/inference.py` | A |
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| `bootstrap_ci` | `stats/bootstrap.py` | **S** |
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| `monte_carlo` | `solve/simulate.py` | **S** |
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| `save_figure` | `viz/export.py` | A |
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### L1 —— v0.1（共约 40 个）
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在 L0 基础上补齐：
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| 模块 | 函数 |
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|---|---|
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| `core` | `check_array` `check_same_length` `check_probability` `check_square_matrix` |
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| `data` | `impute_missing` `winsorize` `log_transform` `one_hot_encode` `train_test_split` `kfold_split` `bootstrap_sample` |
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|
||||||
| `stats` | `zscore` `coefficient_of_variation` `confidence_interval` `t_test` `anova` `chi_square_test` `fit_distribution` `goodness_of_fit` `bootstrap_statistic` |
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|
||||||
| `models` | `rmse` `mae` `mape` `smape` `r2_score` `adjusted_r2` `compare_models` `fit_linear` `fit_polynomial` `fit_nonlinear` `predict` `exponential_smoothing` `fit_arima` `forecast` `fit_forest` `fit_logistic` `kmeans` `pca` `cross_validate` |
|
|
||||||
| `solve` | `minimize` `linear_program` `integer_program` `dynamic_programming` `knapsack_dp` `simulated_annealing` `pareto_front` `monte_carlo_probability` `monte_carlo_integral` `random_walk` `markov_simulate` `markov_steady_state` `mm1_metrics` `local_sensitivity` `one_at_a_time` `parameter_sweep` `robustness_test` `sobol_analyze` `morris_analyze` |
|
|
||||||
| `decision` | `equal_weights` `entropy_weights` `critic_weights` `ahp_weights` `ahp_consistency_ratio` `topsis` `grey_relational_analysis` `gm11_fit_predict` |
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||||||
| `viz` | `mcm_style` `plot` `plot_correlation_matrix` `plot_residuals` `plot_convergence` `save_table` |
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### L2 —— v0.2
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- `solve/graph.py`：`build_graph` `shortest_path` `min_spanning_tree` `betweenness_centrality` `pagerank` `max_flow` `community_detection`
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- `solve/dynamics.py`：`solve_ode` `solve_system` `find_equilibrium` `local_stability`
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**触发条件**：在真题里真的用到了，或者要为 MCM A / ICM D 备赛时再写。
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## 二、永久不做（防膨胀清单）
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> 原文用"建议不要"，这里写成**硬规则**。往这个清单里加东西，必须先改这份文档。
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- 不重写 SciPy 的优化器、`scipy.stats` 的分布、`scipy.integrate` 的积分器
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- 不重写 sklearn 的 estimator（`fit/predict` 之外一律不做）
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- 不重写 statsmodels 的时间序列框架
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- 不重写 NetworkX 的图算法
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- 不重写 SALib 的 Sobol / Morris / FAST
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- 不实现 NSGA-II / SPEA2 等完整多目标进化算法（用 pymoo）
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||||||
- 不实现符号计算引擎（用 SymPy）
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- 不实现完整离散事件仿真引擎（`simulate_queue` 那种）
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- 不做深度学习 / PyTorch 相关任何东西
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- 不做 GUI、不做 Web 界面、不做 CLI 之外的产品化
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- 不做自动微分、不做 GPU 后端
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- 不为"完整性"补函数——**没在真题里用过三次的函数不写**
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## 三、开发纪律
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### 3.1 文档两档制
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**S 档**（招牌算法，自实现）：完整函数卡片，模板见 `dev/function-card-template.md`。
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覆盖：`detect_outliers` `bootstrap_ci` `monte_carlo` `monte_carlo_probability`
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`monte_carlo_integral` `dynamic_programming` `knapsack_dp` `simulated_annealing`
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`local_sensitivity` `sobol_analyze` `entropy_weights` `topsis` `ahp_weights`
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`gm11_fit_predict`。约 15 个。
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**A 档**（薄封装）：docstring 里一句话数学含义 + 一句话什么时候用 + 一条 pytest。
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判断标准：**我会不会去改它的内部实现？** 会 → S 档。
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### 3.2 每写一个函数
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1. 先想"这道题里它替代了哪段手写代码"——想不出来就先不写。
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2. 先在 `tests/` 里写一条会失败的断言（测已知解析解，不测实现细节）。
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3. 实现到测试通过。
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4. 在 `examples/` 里加一行最小用法。
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5. 更新 `STATUS.md`。
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### 3.3 提交前
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```powershell
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.venv\Scripts\python.exe -m pytest -q
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.venv\Scripts\python.exe -m ruff check src tests
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```
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## 四、时间盒
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| 周 | 目标 | 完成标志 |
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|---|---|---|
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| 1 | `core` + `data` + `stats`；S 档先写 `bootstrap_ci` `monte_carlo` `detect_outliers` | L0 全部通过测试 |
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||||||
| 2–3 | `models` + `solve/optimize` + `solve/simulate` | `compare_models` 出对比表 |
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| 4 | `solve/sensitivity` + `decision` + `viz` | 一条端到端 example |
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| 5–6 | 用一道真题走完整流程，反向补函数 | `problems/<年份>_<题号>/` 完成 |
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| 之后 | 每做一题沉淀 1～3 个函数 + 对应 test | 仓库自然长大 |
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**核心原则：先跑通一条完整链路，再补宽度。**
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@@ -1,238 +0,0 @@
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# 环境配置
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> 记录本机（Windows / PowerShell）上 conda 与 venv 两套环境的**实际**配置方式、
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> 实测数据、以及踩过的坑。相关脚本在 `scripts/`。
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>
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> 状态：**两套环境均已建好、版本已对齐、验证通过**（2026-10-01）。
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## 一、结论速查
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| | venv | conda env |
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|---|---|---|
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| 路径 | `D:\MCM&ICM_Toolkit\.venv` | `D:\anaconda\envs\mcm-toolkit` |
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| 解释器 | Anaconda base，Python **3.13.9** | Python **3.13.15** |
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| 占用 | 10.5 MB | 1.55 GB（+ 共用 pkgs 缓存） |
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| 来源 | `--system-site-packages` 复用 base | conda 从 defaults 通道安装 |
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| 用途 | 轻量开发 / 离线兜底 | **跑题主力环境** |
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| 缺什么 | SALib、pymoo、pyright | 无缺口 |
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**两套的数值计算栈已完全一致**（见 §5），只差 Python 补丁号。可以放心在两套之间切换。
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## 二、venv（轻量、离线可用）
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```powershell
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D:\anaconda\python.exe -m venv --system-site-packages --prompt "mcm-toolkit" .venv
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.venv\Scripts\python.exe -m pip install -e . --no-deps --no-build-isolation
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```
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一键：`./scripts/setup-venv.ps1`
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### 为什么用 `--system-site-packages`
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让 venv 直接复用 Anaconda base 里已有的包，**零下载**就有可用的科学栈，
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而且只有 10.5 MB，可以安心放在项目目录里。
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已验证可导入（版本随 base 走，2026-10-01 base 升级后为）：
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`text
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numpy 2.4.6 scipy 1.18.1 pandas 3.0.6 matplotlib 3.11.2
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scikit-learn 1.9.1 statsmodels 0.15.0 networkx 3.6.1 sympy 1.14.0
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`
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### `--no-deps --no-build-isolation` 是必须的
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* `--no-deps`：依赖已由 base 提供，不必联网解析；
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* `--no-build-isolation`：否则 pip 会新建隔离环境去下载 setuptools 构建后端。
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## 三、conda 环境 `mcm-toolkit`（跑题主力）
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```powershell
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# 一键（推荐）
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.\scripts\setup-conda.ps1
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# 等价的手工命令
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$env:CONDA_PLUGINS_AUTO_ACCEPT_TOS = 'yes' # 见 §4 坑 1
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conda create -n mcm-toolkit -y python=3.13 ^
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numpy scipy pandas matplotlib scikit-learn statsmodels ^
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networkx sympy openpyxl pytest ruff pip
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```
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**实测：约 14.5 分钟（868 秒），下载约 3 GB，环境本体 1.55 GB。**
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建完后补装 pip-only 的依赖并安装本项目：
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```powershell
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$py = 'D:\anaconda\envs\mcm-toolkit\python.exe'
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& $py -m pip install SALib pymoo pyright
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& $py -m pip install -e . --no-deps --no-build-isolation
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```
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这些 `setup-conda.ps1` 已全部自动完成。
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### 为什么不推荐 `--clone base`
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原以为 `conda create -n X --clone base` 是"本地复制、秒级完成、不用下载"。
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**实测不是。** 在 conda 25.11 上它会重放 base 的完整包列表并逐个下载安装
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（连 pandoc、m2-msys2-runtime、anaconda-navigator 这些都用不上的也照下），
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跑 253 秒才下完约 2 GB 就已被中止，按比例算远慢于精准列表。
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所以 `setup-conda.ps1` 的默认路径是**精准包列表**；`-CloneBase` 只在你确实想
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要一份 base 的完整副本时才用。
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### 断网怎么办
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**提前建好环境**，并保留 `D:\anaconda\pkgs` 缓存（现在 8.4 GB）。
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包已在缓存里时 `conda create --offline` 才能工作；否则会失败。
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比赛现场不要指望临时建环境，走 venv（它 100% 离线可用）。
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## 四、踩过的坑
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**坑 1 —— Anaconda ToS 插件要联网。**
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Anaconda 25.x 自带 `conda_anaconda_tos` 插件，任何 `create/install` 之前都会去
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`repo.anaconda.com` 拉 ToS 元数据。断网时它不是报"没网"，而是抛一长串 traceback。
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```powershell
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$env:CONDA_PLUGINS_AUTO_ACCEPT_TOS = 'yes' # 推荐：跳过联网，保留 libmamba 求解器
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conda --no-plugins create ... # 彻底关插件（退化成经典求解器，慢）
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```
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**坑 2 —— `envs_dirs` / `pkgs_dirs` 必须可写。**
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不可写时报 `NotWritableError` 或
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`Error encountered while attempting to create cache directory`。排查：
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```powershell
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conda info --json | Select-String "envs_dirs","pkgs_dirs"
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conda config --show envs_dirs pkgs_dirs
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```
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**坑 3 —— 被中止的 `conda create` 用 `conda env remove` 删不干净。**
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本次中止后 `conda env remove -n mcm-toolkit -y` 跑完，`D:\anaconda\envs\mcm-toolkit`
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**仍然存在**且 `conda env list` 里已看不到它。要手工删目录：
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```powershell
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Remove-Item -LiteralPath 'D:\anaconda\envs\mcm-toolkit' -Recurse -Force
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```
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**坑 4 —— 别把 conda env 建在项目目录里。**
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`conda create -p ./.conda` 会把 GB 级目录放进仓库，脏 `.gitignore` 也容易误提交。
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**坑 5 —— 版本漂移。**
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本机 base 是 2025-10 装的，defaults 通道已是 2026-10 的版本，于是新建的 conda
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环境拿到的是更新的版本（pandas 从 2.3.3 跳到 **3.0.6**，是 major 升级）。
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见 §5，写代码时注意别依赖两套环境都有的行为。
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## 五、两套环境的实际版本（已对齐）
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**2026-10-01 已把 base 从 Anaconda 2025.12 升到 2026.07，两套环境版本已对齐。**
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| 包 | venv（继承 base） | conda `mcm-toolkit` | |
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|---|---|---|---|
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| Python | 3.13.9 | 3.13.15 | 补丁号，可忽略 |
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| numpy | 2.4.6 | 2.4.6 | ✅ 一致 |
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| scipy | 1.18.1 | 1.18.1 | ✅ 一致（连 build 号都相同） |
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||||||
| pandas | 3.0.6 | 3.0.6 | ✅ 一致 |
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||||||
| matplotlib | 3.11.2 | 3.11.2 | ✅ 一致 |
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||||||
| scikit-learn | 1.9.1 | 1.9.1 | ✅ 一致 |
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||||||
| statsmodels | 0.15.0 | 0.15.0 | ✅ 一致 |
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|
||||||
| networkx | 3.6.1 | 3.6.1 | ✅ 一致 |
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|
||||||
| sympy | 1.14.0 | 1.14.0 | ✅ 一致 |
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||||||
| pytest | 9.1.1 | 9.1.1 | ✅ 一致 |
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| SALib / pymoo / pyright | 缺失 | 已装 | venv 本来就只做轻量开发 |
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| BLAS 后端 | **MKL** | **MKL** | ✅ 一致 |
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### base 升级记录
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[FENCE]powershell
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conda update -n base --all -y # 365 个包更新，下载 638 MB，耗时 1033 秒
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conda install -n mcm-toolkit numpy=2.4.6 -y # 把项目环境对齐到 base 的 numpy
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[FENCE]
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* `conda` 本身从 25.11.1 升到 **26.7.3**。
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* 升级前 `conda list -n base --revisions` 里已留有 revision 记录，可回滚：
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`conda install -n base --revision <N>`。
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* **踩过的坑**：base 想装 `numpy=2.5.3` 时求解器会顺手把 BLAS 从 **MKL 换成 OpenBLAS**
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（`_anaconda_depends 2026.07 ..._mkl_1 → ..._openblas_1`、`blas 1.0-mkl → 1.0-openblas`）。
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`_anaconda_depends` 把 base 的 numpy 钉在 2.4.6，硬升会牵动整套线性代数后端，
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所以选择把项目环境的 numpy **降到 2.4.6** 来对齐，而不是动 base。
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* 升级期间遇到 `repo.anaconda.com` 读超时（默认 9.15 秒太短），已把
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`remote_read_timeout_secs` 调到 120、`remote_connect_timeout_secs` 调到 30、
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`remote_max_retries` 调到 5。这几项写在 `~/.condarc` 里。
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## 六、国内镜像（需要装新包时）
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```powershell
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conda config --add channels https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/main
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conda config --set show_channel_urls yes
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# pip（对 venv 和 conda 环境都生效）
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python -m pip config set global.index-url https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
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```
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> 本机当前通过 `http://127.0.0.1:7993` 的 UniClash 代理直连，未配镜像。镜像只影响**下载**，
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> 不影响坑 1 的 ToS 行为。
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## 七、可选依赖
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核心 4 个包（`numpy scipy pandas matplotlib`）两套环境都有。其余按需：
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```powershell
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python -m pip install -e ".[ml]" # sklearn statsmodels 已有
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python -m pip install -e ".[graph]" # networkx 已有
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python -m pip install -e ".[sensitivity]" # SALib conda 环境已有
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python -m pip install -e ".[symbolic]" # sympy 已有
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python -m pip install -e ".[moo]" # pymoo conda 环境已有
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python -m pip install -e ".[excel]" # openpyxl 已有
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python -m pip install -e ".[dev]" # pytest ruff pyright
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```
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缺依赖时对应函数应当给出可读的安装提示，而不是裸抛 `ImportError`
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（写成约定，见 `docs/02-architecture.md` §4.6）。
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## 八、脚本的编码约定（踩过的坑）
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`scripts/` 下的 `.ps1` **必须是纯 ASCII + UTF-8 无 BOM + LF**。
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原因是 Windows PowerShell 5.1 **在没有 BOM 时按 ANSI（本机 GBK）解析 `.ps1`**，
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中文注释和中文消息会被拆成非法字节，报出来的却是一堆莫名其妙的
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`Missing closing '}' in statement block` / `The string is missing the terminator`。
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（实测：带中文的 `doctor.ps1` 直接语法错误；改成纯 ASCII 后立刻正常。）
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两种可行方案，本项目选了第二种：
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1. 保留中文 → 必须存成 **UTF-8 with BOM**（违反 AGENTS.md 的"无 BOM"约定）；
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2. **纯 ASCII，注释与输出用英文** → 符合 AGENTS.md，且任何编码下都能解析。← 采用
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另一个相关的坑：**PowerShell 5.1 向原生程序传参时会吃掉双引号**，
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所以 `doctor.ps1` 里传给 `python -c` 的探测代码只能用单引号字符串。
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## 九、已知的沙箱相关现象
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如果在受限环境（文件系统只读 / 无网络）里跑 matplotlib，会看到：
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```text
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Matplotlib created a temporary cache directory at ... because there was an issue with
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the default path (C:\Users\guzhu\.matplotlib)
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```
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这不是配置问题，是 `~\.matplotlib` 不可写。正常终端里不会出现；
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真遇到时设置 `MPLCONFIGDIR` 指向可写目录即可：
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```powershell
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$env:MPLCONFIGDIR = "$env:TEMP\matplotlib"
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```
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@@ -1,156 +0,0 @@
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# Git 工作流与远程托管
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> 本仓库**已初始化**：分支 `main`，首次提交 `5319589`（76 文件），工作区干净。
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> 尚未配置远程，之后托管到你自己的 Gitea。
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## 一、仓库约定
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### 行尾
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由 `.gitattributes` 强制：**仓库内一律 LF**，checkout 时不做自动转换。
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原因：AGENTS.md 要求 shell 脚本 UTF-8 无 BOM + LF；而这个仓库会被队友在
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Windows / WSL / Linux 上 clone。不固定行尾的话，每次提交都会出现
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"整个文件都变了"的假 diff，review 时根本看不出真实改动。
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例外：`*.bat` / `*.cmd` 保持 CRLF（cmd 解析需要）。
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Windows 用户建议同时设：
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```powershell
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git config --global core.autocrlf false
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git config --global core.eol lf
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```
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### 什么不入库
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见 `.gitignore`。重点是三条：
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| 忽略 | 为什么 |
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|---|---|
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| `.venv/`、`.conda/` | 环境可由 `scripts/setup-*.ps1` 重建，不该进版本库 |
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| `problems/**/raw/`、`**/*.xlsx`、`problems/**/*.csv` | 赛题原始数据体积大、可重新下载；只提交**处理脚本和结论** |
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| `figures/*.png`、`figures/*.pdf`、`tables/*.csv` | 中间产物。定稿的图请放进 `problems/<年份>_<题号>/figures/` 再提交 |
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**判断标准：这个东西能不能由仓库里的其他文件重新生成？**
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能 → 不入库。
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## 二、日常提交
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```powershell
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git add -A
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git commit -m "feat(stats): 实现 bootstrap_ci"
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```
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提交信息建议带模块前缀，方便以后回溯"这个函数是哪次加的"：
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| 前缀 | 用途 |
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|---|---|
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| `feat(<模块>)` | 新增函数 / 功能 |
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| `fix(<模块>)` | 修 bug |
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| `test(<模块>)` | 只改测试 |
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||||||
| `docs` | 只改文档 |
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||||||
| `env` | 环境、依赖、脚本 |
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| `chore` | 其他杂项 |
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提交前跑一遍：
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```powershell
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.\scripts\doctor.ps1
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```
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它会同时检查 venv 和 conda 两套环境并跑测试。
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## 三、推到自己的 Gitea
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### 1. 在 Gitea 上建空仓库
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不要勾选"初始化仓库"（不要生成 README / .gitignore / LICENSE），
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否则首次 push 会冲突。
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### 2. 加远程并推送
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```powershell
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cd D:\MCM&ICM_Toolkit
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# 换成你自己的 Gitea 地址
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git remote add origin https://git.你的域名/用户名/mcm-icm-toolkit.git
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# 如果 Gitea 用的是自签证书，先在浏览器里访问一次并信任，或：
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# git config --global http.sslBackend schannel
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git branch -M main
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git push -u origin main
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```
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### 3. 用 SSH（推荐，免密）
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```powershell
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ssh-keygen -t ed25519 -C "guzhu@mcm-toolkit"
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Get-Content "$env:USERPROFILE\.ssh\id_ed25519.pub" | Set-Clipboard
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# 粘贴到 Gitea → 设置 → SSH/GPG 密钥
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git remote set-url origin git@git.你的域名:用户名/mcm-icm-toolkit.git
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git push -u origin main
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```
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### 4. 仓库归属注意（重要）
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`.git` 必须是**你自己的账户**创建的。若用沙箱化的 AI agent 通道代跑 `git init`，
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它可能以别的账户身份创建 `.git`，之后你自己跑 git 就会报：
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fatal: detected dubious ownership in repository
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正确做法是删掉重建（以本人账户）：
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Remove-Item -LiteralPath .git -Recurse -Force
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git init -b main
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**不要**用 `git config --global --add safe.directory` 绕过——那只是把问题藏起来，
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而且会让 git 在真正的归属异常时也不再警告。
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同理，沙箱通道写出的文件 Owner 会是沙箱账户，但权限继承自
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`Authenticated Users`（Modify），读写不受影响，只有 git 的归属检查会误报。
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### 5. 如果不想公开
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Gitea 建仓库时选 **Private**。队友通过
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仓库设置 → 协作者 → 添加成员 授权。
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## 四、给队友的说明
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队友 clone 后只需要：
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```powershell
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git clone <你的仓库地址>
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cd mcm-icm-toolkit
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.\scripts\setup-venv.ps1 # 零下载，复用他们自己的 Anaconda base
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||||||
.\scripts\doctor.ps1
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||||||
```
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`setup-venv.ps1` 用的是 `--system-site-packages`，所以他们本机得先有 Anaconda。
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如果队友没有 Anaconda，让他走 `scripts/setup-conda.ps1`。
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## 五、回滚
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环境升级出问题时的回退手段：
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```powershell
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# conda 自己保留了 revision 历史
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||||||
conda list -n base --revisions
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conda install -n base --revision <N>
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# 代码回滚
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||||||
git log --oneline
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||||||
git revert <commit>
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||||||
```
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||||||
@@ -1,20 +0,0 @@
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|||||||
# 文档索引
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|
||||||
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本目录是 MCM/ICM Toolkit 的需求、架构、方案与开发规范的**唯一落盘处**。
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| 文档 | 内容 |
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| [01-suggestion-review.md](01-suggestion-review.md) | 对 ChatGPT 建库建议的**审查与精简**：留什么、砍什么、补什么 |
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| [02-architecture.md](02-architecture.md) | 精简后的包结构、边界划分、统一接口约定 |
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| [03-roadmap.md](03-roadmap.md) | 功能清单分级（L0 / L1 / L2 / 不做）与开发纪律 |
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| [04-environment.md](04-environment.md) | conda / venv 环境配置、镜像、离线约束 |
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| [dev/function-card-template.md](dev/function-card-template.md) | S 档算法的「函数卡片」模板 |
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## 阅读顺序
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1. 先读 `01-suggestion-review.md` —— 它决定后面所有事。
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2. 再读 `02-architecture.md` —— 它决定代码往哪写。
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3. 开工前读 `03-roadmap.md` 的对应条目 —— 它决定这次做什么、做到什么程度。
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4. 环境出问题看 `04-environment.md`。
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> 项目级进度看根目录的 `STATUS.md`；本目录只放**不会频繁变**的内容。
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@@ -1,26 +0,0 @@
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# 算法卡片
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S 档（自己实现的招牌算法）的**函数卡片**放这里，模板见
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[`../dev/function-card-template.md`](../dev/function-card-template.md)。
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计划要写的卡片（见 `../03-roadmap.md` §3.1，约 15 张）：
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| 卡片 | 对应函数 | 状态 |
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|---|---|---|
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| `detect_outliers.md` | `data.detect_outliers` | ⬜ |
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| `bootstrap_ci.md` | `stats.bootstrap_ci` | ⬜ |
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| `monte_carlo.md` | `solve.monte_carlo` | ⬜ |
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| `monte_carlo_probability.md` | `solve.monte_carlo_probability` | ⬜ |
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| `monte_carlo_integral.md` | `solve.monte_carlo_integral` | ⬜ |
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| `dynamic_programming.md` | `solve.dynamic_programming` | ⬜ |
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| `knapsack_dp.md` | `solve.knapsack_dp` | ⬜ |
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| `simulated_annealing.md` | `solve.simulated_annealing` | ⬜ |
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| `local_sensitivity.md` | `solve.local_sensitivity` | ⬜ |
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| `sobol_analyze.md` | `solve.sobol_analyze` | ⬜ |
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| `entropy_weights.md` | `decision.entropy_weights` | ⬜ |
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| `topsis.md` | `decision.topsis` | ⬜ |
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| `ahp_weights.md` | `decision.ahp_weights` | ⬜ |
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| `gm11_fit_predict.md` | `decision.gm11_fit_predict` | ⬜ |
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> 卡片是写给自己半年后看的，不是给评审看的。
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> 如果一张卡片最后只复述了 docstring，说明这个函数其实是 A 档，应该降档删卡片。
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@@ -1,18 +0,0 @@
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# API 参考
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**本目录不放手写 API 文档。** 手写的 API 文档一定会和代码脱节。
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接口的权威来源是三个地方，按优先级：
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1. **源码 docstring** —— 每个函数的数学含义、参数、返回值、Notes、示例都写在那里；
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2. **`__all__`** —— 每个子包的公开 API 清单，`tests/test_api_surface.py` 会校验它和实际导出一致；
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3. **`docs/02-architecture.md`** —— 跨函数的约定（`Result` 字段、RNG 规则、`fit/predict/score` 协议）。
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需要生成站点时用 mkdocs + mkdocstrings（后者直接从 docstring 生成）：
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```powershell
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pip install mkdocs mkdocstrings[python]
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mkdocs serve
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```
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**本仓库不把 mkdocs 放进依赖**——它是可选的、和比赛无关的工具。
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@@ -1,137 +0,0 @@
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# S 档「函数卡片」模板
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> **只给 S 档用**（约 15 个招牌算法，见 `docs/03-roadmap.md` §3.1）。
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> 其余 A 档函数只要求 docstring 一句话 + 一条 pytest，不写卡片。
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>
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> 卡片写在哪：`docs/algorithms/<函数名>.md`。
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> 为什么写：S 档是自己实现、以后会去改内部实现的算法，
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> 卡片是"半年后还看得懂当时为什么这么写"的唯一保障。
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## 卡片模板
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```markdown
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# <函数名>
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| 项 | 内容 |
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|---|---|
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| 模块 | `mcm_toolkit.<包>.<模块>` |
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| 档位 | S |
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| 参考来源 | <教材 / 论文 / 库；自己实现时参考了什么> |
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## 1. 数学定义
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<公式。用 LaTeX 写，例如 \`\\hat{\\theta}^* = \\arg\\min_\\theta ...\`。
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一句话说清输入输出分别是什么数学对象。>
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## 2. 适用场景
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**用**：<什么题型、什么数据条件下该用它>
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**不用**：<什么条件下它失效或不该用>
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## 3. 参数与返回值
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| 参数 | 类型 | 默认 | 含义 | 取值影响 |
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|---|---|---|---|---|
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| | | | | |
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返回 `Result`：
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| 字段 | 内容 |
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|---|---|
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| `params` | |
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| `metrics` | |
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| `data` | |
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## 4. 复杂度
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- 时间：`O(...)`
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- 空间：`O(...)`
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- **什么时候会跑不完**：<给出具体数字量级，例如"n > 1e6 时内存 8GB 打不住">
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## 5. 数值稳定性
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<浮点误差、除零、log(0)、上溢下溢、病态矩阵……
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写清"什么输入会出问题"和"代码里怎么防的"。>
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## 6. 常见错误
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1. <错误用法> → <后果> → <正确做法>
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2. …
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## 7. 最小示例
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```python
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# 能直接复制进 notebook 跑通的 5～15 行
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```
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## 8. 单元测试要点
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| 测什么 | 期望 |
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|---|---|
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| <已知解析解> | <精度要求> |
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| <边界输入> | <行为> |
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## 9. MCM/ICM 用法
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- **哪类题**：<例如"评价类 / 预测类 / 优化类">
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- **论文里怎么表述**：<一句话，能直接改写成论文的"方法"小节>
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- **图**：<配哪张图，用哪个 `viz` 函数>
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- **踩坑提醒**：<评审最可能质疑什么>
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```
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## 示例：`bootstrap_ci` 的卡片（示范，未定稿）
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```markdown
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# bootstrap_ci
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| 项 | 内容 |
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|---|---|
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| 模块 | `mcm_toolkit.stats.bootstrap` |
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| 档位 | S |
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| 参考来源 | Efron (1979); Efron & Tibshirani (1993) *An Introduction to the Bootstrap* |
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## 1. 数学定义
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给定样本 \`x_1..x_n\` 与统计量 \`T(·)\`，从 \`x\` 中有放回抽 \`n\` 个得到 \`x^*\`，
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重复 \`B\` 次得 \`T^*_1..T^*_B\`。百分位法区间为
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\`[T^*_{(α/2·B)}, T^*_{(1-α/2)·B}]\`。
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## 2. 适用场景
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**用**：统计量没有解析分布（中位数、极差、自定义指标）、样本有偏、想给区间但不想假设正态。
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**不用**：\`n < 10\`（经验分布不可靠）；数据有强时间相关性时（要用 block bootstrap）。
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## 3. 参数与返回值
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| 参数 | 类型 | 默认 | 含义 | 取值影响 |
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|---|---|---|---|---|
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| `statistic` | callable | `np.mean` | 任意 `f(sample) -> float` | 换 `np.median` 就得到中位数的 CI |
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| `n_resamples` | int | 10000 | 重采样次数 `B` | 越大区间端点越稳；10000 通常够 |
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| `confidence` | float | 0.95 | 置信水平 | |
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| `method` | str | `"percentile"` | `"percentile"` / `"bca"` | BCa 更准但慢 |
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## 4. 复杂度
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时间 \`O(B·n)\`；空间 \`O(B)\`（**按块处理，不落地 B×n 矩阵**）。
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`n=1e6, B=1e4` 约 \`1e10\` 次操作 → **跑不完**，此时应改用解析近似或降 `B`。
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## 7. 最小示例
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\`\`\`python
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import numpy as np
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from mcm_toolkit.stats import bootstrap_ci
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r = bootstrap_ci(heights, statistic=np.median, n_resamples=10000, random_state=42)
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print(r.params["low"], r.params["high"])
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\`\`\`
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## 9. MCM/ICM 用法
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- **哪类题**：任何要"给结论 + 给不确定性"的题，尤其评价类和预测类。
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- **论文里怎么表述**："采用非参数 bootstrap（B=10000，seed=42）估计中位数的 95% 置信区间。"
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- **图**：预测曲线 + 阴影区间；用 `viz.plot`。
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- **踩坑提醒**：必须报 `B` 和 seed；BCa 与 percentile 结果不同时要说明选了哪个及理由。
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```
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@@ -1,18 +0,0 @@
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# 教程
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按"题型"组织的实战教程放这里，每篇对应一类赛题。
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**目前为空是刻意的**：教程应该在**做过至少一道该类型的真题之后**再写，
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否则写出来的都是"字典式罗列"，没有踩坑经验，没有价值。
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计划（做完对应真题后再写）：
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| 教程 | 对应题型 | 触发条件 |
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|---|---|---|
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| `评价类.md` | 无量纲化 → 赋权 → TOPSIS/灰色 → 敏感性 | 做完一道评价类真题 |
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| `预测类.md` | 描述 → 分布拟合 → ARIMA/GM(1,1) → 区间 → 误差分析 | 做完一道预测类真题 |
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| `优化类.md` | 建模 → LP/IP → 启发式 → 多目标 → 敏感性 | 做完一道优化类真题 |
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| `仿真类.md` | 参数分布 → Monte Carlo → 收敛性 → 鲁棒性 | 做完一道仿真类真题 |
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面向"怎么用这个工具箱"的快速上手看 [`../04-environment.md`](../04-environment.md) 和
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仓库根目录的 `README.md`；这里放的是**建模思路**。
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@@ -1,53 +0,0 @@
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# conda 环境复现文件（换机器 / 精确重建时用）。
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#
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# 它需要联网从 repo.anaconda.com 下载。断网时不要用它 —— 正确做法是
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# **比赛前就把环境建好**，并保留 D:\anaconda\pkgs 缓存。
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# 注意 conda create --clone base 在 conda 25.11 上不是"离线本地复制"，
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# 实测会重放 base 的完整包列表并逐个下载，非常慢。
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#
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# 实测（2026-10-01）：conda create 精准包列表约 14.5 分钟，下载约 3 GB，
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# 环境本体 1.55 GB。详见 docs/04-environment.md。
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#
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# 用法：
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# conda env create -n mcm-toolkit -f environment.yml
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# conda env update -n mcm-toolkit -f environment.yml --prune
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name: mcm-toolkit
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channels:
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- defaults
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dependencies:
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# 解释器：与 2026-10 本机 Anaconda base 一致（3.13.9）
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- python=3.13
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# 核心四件套（pyproject.toml 里的必装依赖）
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- numpy>=2.0
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- scipy>=1.14
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- pandas>=2.2
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- matplotlib>=3.9
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# [ml]
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- scikit-learn>=1.5
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- statsmodels>=0.14
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# [graph]
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||||||
- networkx>=3.3
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||||||
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# [symbolic]
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- sympy>=1.13
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||||||
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# [excel]
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- openpyxl>=3.1
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# [dev]
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- pytest>=8.0
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- ruff>=0.6
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# pip 部分：conda 通道里没有或版本不合的
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- pip
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- pip:
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- SALib>=1.4 # [sensitivity] Sobol / Morris
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- pymoo>=0.6 # [moo] 多目标优化
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- pyright>=1.1 # [dev] 类型检查
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- -e . # 本项目（可编辑安装）
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@@ -1,42 +0,0 @@
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|||||||
"""端到端最小流程：读数据 → 清洗 → 描述 → bootstrap → 出图。
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体量刻意压到最小，只用来确认"环境 + 包 + 出图"这条链路是通的。
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"""
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||||||
from __future__ import annotations
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||||||
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import numpy as np
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||||||
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import mcm_toolkit as mcm
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||||||
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||||||
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||||||
def main() -> None:
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mcm.set_seed(20260101)
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# 1) 造一份带缺失和离群点的数据（真实赛题里这步是 load_table）
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rng = np.random.default_rng(20260101)
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heights = rng.normal(170, 8, size=300)
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heights[[3, 77]] = [260.0, -10.0] # 两个录入错误
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# 2) 找出离群点（约定：只标不删，删不删是人来决定）
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mask = np.asarray(mcm.data.detect_outliers(heights, method="iqr"))
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print(f"检出离群点 {mask.sum()} 个")
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clean = heights[~mask]
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||||||
# 3) 描述统计
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print(mcm.stats.describe(clean))
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# 4) 中位数的 bootstrap 置信区间（统计量没有解析分布时的通用答案）
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ci = mcm.bootstrap_ci(clean, statistic=np.median, n_resamples=10000, random_state=20260101)
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print(f"中位数 = {np.median(clean):.2f}, 95% CI = [{ci.params['low']:.2f}, {ci.params['high']:.2f}]")
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# 5) 出图（默认同时写 png + pdf，300 dpi）
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mcm.viz.mcm_style()
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fig, ax = mcm.viz.plot(clean, kind="hist", title="身高分布", xlabel="cm")
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||||||
paths = mcm.viz.save_figure(fig, "figures/quickstart_hist")
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||||||
print("已写出：", [str(p) for p in paths])
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||||||
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||||||
if __name__ == "__main__":
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|
||||||
main()
|
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||||||
@@ -1,48 +0,0 @@
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|||||||
"""蒙特卡洛：估计 π、积 x²、算概率，并画收敛曲线。
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||||||
三个例子覆盖 MC 的三种典型用法：
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||||||
积分（几何量）、概率估计、以及"n 要取多大才够"的收敛性验证。
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||||||
"""
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||||||
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|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import monte_carlo_integral, monte_carlo_probability
|
|
||||||
from mcm_toolkit.viz import mcm_style, plot_convergence, save_figure
|
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||||||
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||||||
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||||||
def main() -> None:
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|
||||||
mcm_style()
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||||||
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# --- 1) 估 π：单位正方形内落入四分之一圆的比例 × 4 ---
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def in_circle(X: np.ndarray) -> np.ndarray:
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return (X**2).sum(axis=1) <= 1.0
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r = monte_carlo_probability(in_circle, lambda rng, **k: rng.uniform(-1, 1, size=(1, 2)), n=200_000, random_state=1)
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||||||
print(f"π ≈ {4 * r.metrics['probability']:.5f} (真值 3.14159)")
|
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||||||
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||||||
# --- 2) 积分 ∫₀¹ x² dx = 1/3 ---
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||||||
r2 = monte_carlo_integral(lambda X: X[:, 0] ** 2, bounds=[(0, 1)], n=200_000, random_state=2)
|
|
||||||
print(f"∫₀¹x²dx ≈ {r2.data:.5f} (真值 0.33333)")
|
|
||||||
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|
||||||
# --- 3) 收敛性：MC 误差是 O(1/√n)，论文里要给这张图证明 n 选得够 ---
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|
||||||
ns = np.unique(np.round(np.logspace(2, 6, 40)).astype(int))
|
|
||||||
errors = []
|
|
||||||
for n in ns:
|
|
||||||
est = monte_carlo_integral(lambda X: X[:, 0] ** 2, bounds=[(0, 1)], n=int(n), random_state=7)
|
|
||||||
errors.append(abs(est.data - 1 / 3))
|
|
||||||
|
|
||||||
fig, _ = plot_convergence(
|
|
||||||
np.column_stack([ns, errors]),
|
|
||||||
log=True,
|
|
||||||
reference=None,
|
|
||||||
title="Monte Carlo 误差随样本量收敛",
|
|
||||||
xlabel="样本量 n",
|
|
||||||
ylabel="绝对误差",
|
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||||||
)
|
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||||||
save_figure(fig, "figures/mc_convergence")
|
|
||||||
|
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||||||
|
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||||||
if __name__ == "__main__":
|
|
||||||
main()
|
|
||||||
@@ -1,45 +0,0 @@
|
|||||||
"""评价类题目的标准流程：无量纲化 → 赋权 → TOPSIS 排序 → 敏感性。
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||||||
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||||||
这是中文建模赛出现频率最高的题型之一。
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||||||
关键点（也是最容易翻车的地方）：**指标方向必须显式声明**。
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||||||
"""
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||||||
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||||||
from __future__ import annotations
|
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||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
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||||||
from mcm_toolkit.decision import entropy_weights, topsis
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import robustness_test
|
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||||||
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||||||
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|
||||||
def main() -> None:
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||||||
# 3 个城市 × 4 个指标
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||||||
# 人均GDP(效益) 空气PM2.5(成本) 绿化率(效益) 通勤时间(成本)
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|
||||||
X = np.array(
|
|
||||||
[
|
|
||||||
[120.0, 35.0, 42.0, 38.0],
|
|
||||||
[95.0, 55.0, 36.0, 29.0],
|
|
||||||
[140.0, 28.0, 45.0, 47.0],
|
|
||||||
]
|
|
||||||
)
|
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||||||
labels = ["城市A", "城市B", "城市C"]
|
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||||||
benefit = [0, 2] # 只有第 0、2 列是"越大越好"
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||||||
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||||||
# 1) 客观赋权
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||||||
w = entropy_weights(X, benefit_columns=benefit)
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||||||
print("熵权：", np.round(w.params["weights"], 4))
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||||||
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||||||
# 2) TOPSIS 排序
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||||||
result = topsis(X, weights=w.params["weights"], benefit_columns=benefit, labels=labels)
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||||||
print(result.data)
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||||||
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||||||
# 3) 鲁棒性：权重扰动 ±10% 后排名还稳不稳？（论文里必须回答这个问题）
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||||||
def model(**kw):
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||||||
return topsis(X, weights=kw["weights"], benefit_columns=benefit).data["rank"].tolist()
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||||||
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||||||
rob = robustness_test(model, params={"weights": w.params["weights"]}, perturbation=0.1, n_samples=500, random_state=0)
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|
||||||
print("排名稳定性：", rob.metrics)
|
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||||||
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||||||
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||||||
if __name__ == "__main__":
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||||||
main()
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||||||
@@ -1,21 +0,0 @@
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# 例子
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每个模块一个能直接跑的最小例子。
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> **当前状态**：这些脚本是**用法规格**，函数实现填好之前跑不通
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||||||
> （会抛 `NotImplementedError`）。实现顺序见 `docs/03-roadmap.md`。
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| 文件 | 对应模块 | 覆盖的 L 档 |
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|---|---|---|
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| `00_quickstart.py` | 全流程 | L0 |
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| `01_clean_and_describe.py` | `data` + `stats` | L0 |
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|
||||||
| `02_regression_compare.py` | `models` | L1 |
|
|
||||||
| `03_monte_carlo.py` | `solve/simulate` | L0 |
|
|
||||||
| `04_decision_topsis.py` | `decision` | L1 |
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||||||
| `05_sensitivity.py` | `solve/sensitivity` | L1 |
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||||||
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||||||
跑法：
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||||||
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||||||
```powershell
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||||||
.\.venv\Scripts\python.exe examples\03_monte_carlo.py
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||||||
```
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||||||
Whitespace-only changes.
Whitespace-only changes.
@@ -1,25 +0,0 @@
|
|||||||
# 历年真题
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|
||||||
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||||||
每做一道题，就把"题目 → 思路 → 代码 → 结论"沉淀到这里，
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||||||
并**反向补 1～3 个通用函数进 `src/mcm_toolkit/`**。
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||||||
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||||||
这是这个仓库能长期长大的唯一机制：做的是题，积累的是框架。
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||||||
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||||||
## 目录约定
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||||||
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||||||
```text
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||||||
problems/
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||||||
└── 2025_C/
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||||||
├── README.md 题目摘要 + 思路 + 结论 + 复盘（**必写**）
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||||||
├── data/ 处理后的数据（原始数据不入库，见 .gitignore）
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||||||
├── src/ 这道题的专用代码（不通用、不抽进 toolkit 的部分）
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||||||
├── figures/ 定稿图（png + pdf）
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||||||
└── paper/ 论文片段 / LaTeX
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||||||
```
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||||||
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||||||
## 复盘问题（每道题做完必答）
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||||||
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||||||
1. 这道题用到了 toolkit 里的哪些函数？哪些是**第一次用**？
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||||||
2. 哪些代码是**第二次、第三次写**了？→ 该抽进 toolkit。
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|
||||||
3. 哪个函数**不够用 / 用起来别扭**？→ 改接口。
|
|
||||||
4. 论文里被评审/队友质疑的地方是什么？→ 对应的函数要补文档或补鲁棒性检验。
|
|
||||||
@@ -1,64 +0,0 @@
|
|||||||
[build-system]
|
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||||||
requires = ["setuptools>=68", "wheel"]
|
|
||||||
build-backend = "setuptools.build_meta"
|
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||||||
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||||||
[project]
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||||||
name = "mcm-toolkit"
|
|
||||||
version = "0.0.1"
|
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||||||
description = "MCM/ICM 竞赛层工具箱：高频算法自实现 + 成熟库薄封装 + 统一结果接口"
|
|
||||||
readme = "README.md"
|
|
||||||
requires-python = ">=3.10"
|
|
||||||
license = { text = "MIT" }
|
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||||||
authors = [{ name = "孤竹居士" }]
|
|
||||||
keywords = ["MCM", "ICM", "mathematical-modeling", "competition"]
|
|
||||||
classifiers = [
|
|
||||||
"Programming Language :: Python :: 3",
|
|
||||||
"License :: OSI Approved :: MIT License",
|
|
||||||
"Operating System :: OS Independent",
|
|
||||||
"Topic :: Scientific/Engineering :: Mathematics",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
# 核心依赖只留 4 个：core / data / stats / viz 只需要这些。
|
|
||||||
# 其余全部走 optional-dependencies，保证"比赛现场装不上包也能跑一半"。
|
|
||||||
dependencies = [
|
|
||||||
"numpy>=1.24",
|
|
||||||
"scipy>=1.10",
|
|
||||||
"pandas>=2.0",
|
|
||||||
"matplotlib>=3.7",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
|
|
||||||
[project.optional-dependencies]
|
|
||||||
ml = ["scikit-learn>=1.3", "statsmodels>=0.14"]
|
|
||||||
graph = ["networkx>=3.1"]
|
|
||||||
sensitivity = ["SALib>=1.4"]
|
|
||||||
symbolic = ["sympy>=1.12"]
|
|
||||||
moo = ["pymoo>=0.6"]
|
|
||||||
excel = ["openpyxl>=3.1"]
|
|
||||||
all = ["mcm-toolkit[ml,graph,sensitivity,symbolic,moo,excel]"]
|
|
||||||
dev = ["pytest>=7.4", "ruff>=0.4", "pyright>=1.1"]
|
|
||||||
|
|
||||||
[project.urls]
|
|
||||||
Homepage = "https://github.com/"
|
|
||||||
|
|
||||||
[tool.setuptools]
|
|
||||||
package-dir = { "" = "src" }
|
|
||||||
|
|
||||||
[tool.setuptools.packages.find]
|
|
||||||
where = ["src"]
|
|
||||||
|
|
||||||
[tool.ruff]
|
|
||||||
line-length = 100
|
|
||||||
target-version = "py310"
|
|
||||||
src = ["src", "tests"]
|
|
||||||
|
|
||||||
[tool.ruff.lint]
|
|
||||||
select = ["E", "F", "W", "I", "UP", "B", "SIM", "NPY", "RET", "PTH"]
|
|
||||||
ignore = ["E501"]
|
|
||||||
|
|
||||||
[tool.pytest.ini_options]
|
|
||||||
testpaths = ["tests"]
|
|
||||||
addopts = "-q"
|
|
||||||
filterwarnings = ["error::RuntimeWarning"]
|
|
||||||
|
|
||||||
[tool.pyright]
|
|
||||||
include = ["src", "tests"]
|
|
||||||
typeCheckingMode = "basic"
|
|
||||||
@@ -1,103 +0,0 @@
|
|||||||
#Requires -Version 5.1
|
|
||||||
<#
|
|
||||||
.SYNOPSIS
|
|
||||||
Environment self-check: interpreters, conda envs, dependencies, package import, tests.
|
|
||||||
|
|
||||||
.DESCRIPTION
|
|
||||||
Run this on day one of a contest so environment problems surface before you
|
|
||||||
start working, instead of three hours before the deadline.
|
|
||||||
|
|
||||||
Checks both environments:
|
|
||||||
* .venv lightweight, offline-safe (10 MB)
|
|
||||||
* conda env "mcm-toolkit" the main working environment
|
|
||||||
|
|
||||||
NOTE: this file is intentionally pure ASCII, UTF-8 without BOM, LF endings.
|
|
||||||
Windows PowerShell 5.1 parses .ps1 as ANSI when there is no BOM, so non-ASCII
|
|
||||||
characters (e.g. Chinese) turn into illegal bytes and cause syntax errors.
|
|
||||||
|
|
||||||
.PARAMETER SkipTests
|
|
||||||
Do not run pytest.
|
|
||||||
|
|
||||||
.EXAMPLE
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|
||||||
.\scripts\doctor.ps1
|
|
||||||
#>
|
|
||||||
[CmdletBinding()]
|
|
||||||
param(
|
|
||||||
[switch]$SkipTests
|
|
||||||
)
|
|
||||||
|
|
||||||
$ErrorActionPreference = 'Continue'
|
|
||||||
$repoRoot = Split-Path -Parent $PSScriptRoot
|
|
||||||
|
|
||||||
# Python snippet kept as a single-quoted here-string: it must not contain double
|
|
||||||
# quotes, because PowerShell 5.1 strips them when passing arguments to native programs.
|
|
||||||
$probe = @'
|
|
||||||
import importlib
|
|
||||||
mods = ['numpy','scipy','pandas','matplotlib','sklearn','statsmodels',
|
|
||||||
'networkx','sympy','pytest','ruff','SALib','pymoo','pyright','openpyxl']
|
|
||||||
for name in mods:
|
|
||||||
try:
|
|
||||||
mod = importlib.import_module(name)
|
|
||||||
ver = getattr(mod, '__version__', '')
|
|
||||||
print(' OK {:12s} {}'.format(name, ver))
|
|
||||||
except Exception as exc:
|
|
||||||
print(' MISS {:12s} ({})'.format(name, type(exc).__name__))
|
|
||||||
'@
|
|
||||||
|
|
||||||
function Report-Interpreter {
|
|
||||||
param([string]$Label, [string]$Py)
|
|
||||||
|
|
||||||
Write-Host ''
|
|
||||||
Write-Host "--- $Label ---" -ForegroundColor Cyan
|
|
||||||
if (-not (Test-Path -LiteralPath $Py)) {
|
|
||||||
Write-Host " not found: $Py" -ForegroundColor Yellow
|
|
||||||
return
|
|
||||||
}
|
|
||||||
& $Py -c "import sys; print(' exe :', sys.executable); print(' python:', sys.version.split()[0])"
|
|
||||||
& $Py -c $probe
|
|
||||||
& $Py -c "import mcm_toolkit as m; print(' mcm_toolkit', m.__version__, '/', len(m.__all__), 'public names')"
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
Write-Host '=== MCM/ICM Toolkit environment check ===' -ForegroundColor Cyan
|
|
||||||
Write-Host "repo: $repoRoot"
|
|
||||||
|
|
||||||
Report-Interpreter -Label 'venv (.venv) - lightweight / offline-safe' -Py (Join-Path $repoRoot '.venv\Scripts\python.exe')
|
|
||||||
|
|
||||||
$conda = Get-Command conda -ErrorAction SilentlyContinue
|
|
||||||
$condaExe = if ($conda) { $conda.Source } else { $null }
|
|
||||||
if (-not $condaExe) {
|
|
||||||
foreach ($c in @('D:\anaconda\Scripts\conda.exe', "$env:USERPROFILE\anaconda3\Scripts\conda.exe")) {
|
|
||||||
if (Test-Path -LiteralPath $c) { $condaExe = $c; break }
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
if ($condaExe) {
|
|
||||||
Write-Host ''
|
|
||||||
Write-Host "--- conda ($condaExe) ---" -ForegroundColor Cyan
|
|
||||||
& $condaExe --version | ForEach-Object { Write-Host " $_" }
|
|
||||||
Write-Host ' environments:'
|
|
||||||
& $condaExe env list | ForEach-Object { Write-Host " $_" }
|
|
||||||
|
|
||||||
$condaPy = Join-Path (Split-Path -Parent (Split-Path -Parent $condaExe)) 'envs\mcm-toolkit\python.exe'
|
|
||||||
Report-Interpreter -Label 'conda env "mcm-toolkit" - main working env' -Py $condaPy
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
Write-Host ''
|
|
||||||
Write-Host '--- conda ---' -ForegroundColor Cyan
|
|
||||||
Write-Host ' conda not found on PATH or in the usual locations' -ForegroundColor Yellow
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
if (-not $SkipTests) {
|
|
||||||
Write-Host ''
|
|
||||||
Write-Host '--- tests ---' -ForegroundColor Cyan
|
|
||||||
Push-Location $repoRoot
|
|
||||||
foreach ($py in @((Join-Path $repoRoot '.venv\Scripts\python.exe'), $condaPy)) {
|
|
||||||
if ($py -and (Test-Path -LiteralPath $py)) {
|
|
||||||
Write-Host " $py"
|
|
||||||
& $py -m pytest -p no:cacheprovider -q 2>&1 | Select-Object -Last 1 | ForEach-Object { Write-Host " $_" }
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
Pop-Location
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
Write-Host ''
|
|
||||||
Write-Host 'Check finished.' -ForegroundColor Cyan
|
|
||||||
@@ -1,136 +0,0 @@
|
|||||||
#Requires -Version 5.1
|
|
||||||
<#
|
|
||||||
.SYNOPSIS
|
|
||||||
Create the conda environment "mcm-toolkit".
|
|
||||||
|
|
||||||
.DESCRIPTION
|
|
||||||
Three ways to build the environment, in order of preference:
|
|
||||||
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||||||
(default) explicit package list, installed from the "defaults" channel.
|
|
||||||
Needs internet. Measured on this machine: ~14.5 min, ~3 GB download.
|
|
||||||
-FromYml same, but driven by environment.yml (better for reproducing later).
|
|
||||||
-CloneBase mirrors the whole base environment. NOTE: on conda 25.11 this is NOT
|
|
||||||
a fast local copy -- conda replays base's full package list and
|
|
||||||
downloads/installs it. Use it only when you want an exact copy of base.
|
|
||||||
|
|
||||||
To work offline later, build the environment BEFORE the contest and keep the
|
|
||||||
conda package cache (D:\anaconda\pkgs) intact.
|
|
||||||
|
|
||||||
NOTE: this file is intentionally pure ASCII, UTF-8 without BOM, LF endings.
|
|
||||||
Windows PowerShell 5.1 parses .ps1 as ANSI when there is no BOM, so non-ASCII
|
|
||||||
characters (e.g. Chinese) turn into illegal bytes and cause syntax errors.
|
|
||||||
|
|
||||||
.PARAMETER Name
|
|
||||||
conda environment name. Default: mcm-toolkit.
|
|
||||||
|
|
||||||
.PARAMETER FromYml
|
|
||||||
Build from environment.yml instead of the inline package list.
|
|
||||||
|
|
||||||
.PARAMETER CloneBase
|
|
||||||
Clone the base environment instead of installing a explicit package list.
|
|
||||||
|
|
||||||
.PARAMETER Force
|
|
||||||
Remove and recreate the environment if it already exists.
|
|
||||||
|
|
||||||
.EXAMPLE
|
|
||||||
.\scripts\setup-conda.ps1
|
|
||||||
Create "mcm-toolkit" with the science stack (needs internet).
|
|
||||||
|
|
||||||
.EXAMPLE
|
|
||||||
.\scripts\setup-conda.ps1 -FromYml -Force
|
|
||||||
Rebuild from environment.yml.
|
|
||||||
#>
|
|
||||||
[CmdletBinding()]
|
|
||||||
param(
|
|
||||||
[string]$Name = 'mcm-toolkit',
|
|
||||||
[switch]$FromYml,
|
|
||||||
[switch]$CloneBase,
|
|
||||||
[switch]$Force
|
|
||||||
)
|
|
||||||
|
|
||||||
$ErrorActionPreference = 'Stop'
|
|
||||||
$repoRoot = Split-Path -Parent $PSScriptRoot
|
|
||||||
|
|
||||||
# Packages required by pyproject.toml's core deps plus the [ml] / [graph] /
|
|
||||||
# [symbolic] / [excel] / [dev] extras. SALib, pymoo and pyright are pip-only
|
|
||||||
# (see install after the conda step).
|
|
||||||
$packages = @(
|
|
||||||
'python=3.13',
|
|
||||||
'numpy', 'scipy', 'pandas', 'matplotlib',
|
|
||||||
'scikit-learn', 'statsmodels',
|
|
||||||
'networkx', 'sympy', 'openpyxl',
|
|
||||||
'pytest', 'ruff',
|
|
||||||
'pip'
|
|
||||||
)
|
|
||||||
$pipOnly = @('SALib', 'pymoo', 'pyright')
|
|
||||||
|
|
||||||
function Find-Conda {
|
|
||||||
$candidates = @(
|
|
||||||
"$env:USERPROFILE\anaconda3\Scripts\conda.exe",
|
|
||||||
"$env:USERPROFILE\miniconda3\Scripts\conda.exe",
|
|
||||||
'D:\anaconda\Scripts\conda.exe',
|
|
||||||
'C:\ProgramData\Anaconda3\Scripts\conda.exe',
|
|
||||||
'C:\ProgramData\miniconda3\Scripts\conda.exe'
|
|
||||||
)
|
|
||||||
foreach ($c in $candidates) { if (Test-Path -LiteralPath $c) { return $c } }
|
|
||||||
$onPath = Get-Command conda -ErrorAction SilentlyContinue
|
|
||||||
if ($onPath) { return $onPath.Source }
|
|
||||||
throw 'conda not found. Install Anaconda/Miniconda first.'
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
$conda = Find-Conda
|
|
||||||
Write-Host "[1/5] conda = $conda"
|
|
||||||
|
|
||||||
# PITFALL: the Anaconda 25.x ToS plugin fetches channel metadata from
|
|
||||||
# repo.anaconda.com before every create/install and crashes when offline.
|
|
||||||
# This env var auto-accepts the ToS: it skips the network call while keeping
|
|
||||||
# the libmamba solver (unlike --no-plugins, which disables all plugins).
|
|
||||||
$env:CONDA_PLUGINS_AUTO_ACCEPT_TOS = 'yes'
|
|
||||||
$env:CONDA_AUTO_UPDATE_CONDA = 'false'
|
|
||||||
|
|
||||||
# PITFALL: envs_dirs and pkgs_dirs must be writable, otherwise conda fails with
|
|
||||||
# NotWritableError or "Error encountered while attempting to create cache directory".
|
|
||||||
Write-Host '[2/5] current envs_dirs / pkgs_dirs:'
|
|
||||||
& $conda config --show envs_dirs pkgs_dirs 2>$null | ForEach-Object { Write-Host " $_" }
|
|
||||||
|
|
||||||
$existing = (& $conda env list --json | ConvertFrom-Json).envs |
|
|
||||||
Where-Object { (Split-Path -Leaf $_) -eq $Name }
|
|
||||||
if ($existing) {
|
|
||||||
if (-not $Force) {
|
|
||||||
Write-Host "Environment '$Name' already exists ($existing). Use -Force to rebuild." -ForegroundColor Yellow
|
|
||||||
exit 0
|
|
||||||
}
|
|
||||||
Write-Host "Environment '$Name' exists, -Force given, removing first ..."
|
|
||||||
& $conda env remove -n $Name -y
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
Write-Host '[3/5] creating the environment (this can take 10-20 minutes) ...'
|
|
||||||
$sw = [Diagnostics.Stopwatch]::StartNew()
|
|
||||||
if ($FromYml) {
|
|
||||||
$yml = Join-Path $repoRoot 'environment.yml'
|
|
||||||
if (-not (Test-Path -LiteralPath $yml)) { throw "Not found: $yml" }
|
|
||||||
& $conda env create -n $Name -f $yml
|
|
||||||
} elseif ($CloneBase) {
|
|
||||||
& $conda create -n $Name --clone base -y
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
& $conda create -n $Name -y @packages
|
|
||||||
}
|
|
||||||
if ($LASTEXITCODE -ne 0) { throw "conda create failed (exit code $LASTEXITCODE)" }
|
|
||||||
Write-Host (" done in {0:N0}s" -f $sw.Elapsed.TotalSeconds)
|
|
||||||
|
|
||||||
$envPy = Join-Path (Split-Path -Parent (Split-Path -Parent $conda)) "envs\$Name\python.exe"
|
|
||||||
if (-not (Test-Path -LiteralPath $envPy)) {
|
|
||||||
$envsRoot = (& $conda config --show envs_dirs | Select-String -Pattern '\S' | Select-Object -First 1).ToString().Trim()
|
|
||||||
$envPy = Join-Path $envsRoot "$Name\python.exe"
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
Write-Host '[4/5] installing pip-only extras (SALib, pymoo, pyright) + this project ...'
|
|
||||||
& $envPy -m pip install --disable-pip-version-check --no-warn-script-location -q @pipOnly
|
|
||||||
& $envPy -m pip install -e $repoRoot --no-deps --no-build-isolation --disable-pip-version-check -q
|
|
||||||
|
|
||||||
Write-Host '[5/5] verifying ...'
|
|
||||||
& $envPy -c "import numpy, scipy, pandas, matplotlib, sklearn, statsmodels, networkx, sympy, SALib, pymoo, mcm_toolkit; print(' numpy', numpy.__version__, '| pandas', pandas.__version__, '| sklearn', sklearn.__version__); print(' mcm_toolkit', mcm_toolkit.__version__)"
|
|
||||||
|
|
||||||
Write-Host ''
|
|
||||||
Write-Host 'Done. Activate with:' -ForegroundColor Green
|
|
||||||
Write-Host " conda activate $Name"
|
|
||||||
@@ -1,71 +0,0 @@
|
|||||||
#Requires -Version 5.1
|
|
||||||
<#
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|
||||||
.SYNOPSIS
|
|
||||||
Create .venv inside the repo and install mcm-toolkit in editable mode.
|
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||||||
|
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||||||
.DESCRIPTION
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||||||
Uses --system-site-packages so the venv reuses the scientific stack already
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||||||
installed in Anaconda base. That makes the whole step OFFLINE: no package is
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||||||
downloaded, yet numpy / scipy / pandas / matplotlib / sklearn / statsmodels /
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||||||
networkx / sympy are all importable.
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||||||
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||||||
The editable install uses --no-deps --no-build-isolation: dependencies are
|
|
||||||
already provided by base, and pip must not go online for a build backend.
|
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||||||
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||||||
NOTE: this file is intentionally pure ASCII and UTF-8 without BOM.
|
|
||||||
Windows PowerShell 5.1 parses .ps1 as ANSI when there is no BOM, so non-ASCII
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||||||
characters (e.g. Chinese) turn into illegal bytes and cause syntax errors.
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||||||
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||||||
.PARAMETER Python
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||||||
Interpreter used to create the venv. Default: D:\anaconda\python.exe
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||||||
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||||||
.PARAMETER Recreate
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||||||
Delete and recreate .venv if it already exists.
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||||||
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||||||
.EXAMPLE
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||||||
.\scripts\setup-venv.ps1
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||||||
#>
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||||||
[CmdletBinding()]
|
|
||||||
param(
|
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||||||
[string]$Python = 'D:\anaconda\python.exe',
|
|
||||||
[switch]$Recreate
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||||||
)
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||||||
|
|
||||||
$ErrorActionPreference = 'Stop'
|
|
||||||
$repoRoot = Split-Path -Parent $PSScriptRoot
|
|
||||||
$venvDir = Join-Path $repoRoot '.venv'
|
|
||||||
|
|
||||||
if (-not (Test-Path -LiteralPath $Python)) {
|
|
||||||
$cmd = Get-Command python -ErrorAction SilentlyContinue
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|
||||||
if (-not $cmd) { throw "Python interpreter not found: $Python" }
|
|
||||||
$Python = $cmd.Source
|
|
||||||
Write-Host "Using python from PATH: $Python" -ForegroundColor Yellow
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
if (Test-Path -LiteralPath $venvDir) {
|
|
||||||
if (-not $Recreate) {
|
|
||||||
Write-Host '.venv already exists. Use -Recreate to rebuild.' -ForegroundColor Yellow
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
Write-Host 'Removing existing .venv ...'
|
|
||||||
Remove-Item -LiteralPath $venvDir -Recurse -Force
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
if (-not (Test-Path -LiteralPath $venvDir)) {
|
|
||||||
Write-Host '[1/3] creating .venv (--system-site-packages, reuses Anaconda base) ...'
|
|
||||||
& $Python -m venv --system-site-packages --prompt 'mcm-toolkit' $venvDir
|
|
||||||
if ($LASTEXITCODE -ne 0) { throw 'venv creation failed' }
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
$venvPy = Join-Path $venvDir 'Scripts\python.exe'
|
|
||||||
|
|
||||||
Write-Host '[2/3] editable install of mcm-toolkit (--no-deps --no-build-isolation) ...'
|
|
||||||
& $venvPy -m pip install -e $repoRoot --no-deps --no-build-isolation --disable-pip-version-check
|
|
||||||
if ($LASTEXITCODE -ne 0) { throw 'pip install -e failed' }
|
|
||||||
|
|
||||||
Write-Host '[3/3] verifying ...'
|
|
||||||
& $venvPy -c "import mcm_toolkit, numpy, scipy, pandas, matplotlib; print('mcm_toolkit', mcm_toolkit.__version__); print('numpy', numpy.__version__)"
|
|
||||||
|
|
||||||
Write-Host ''
|
|
||||||
Write-Host 'Done. Activate with:' -ForegroundColor Green
|
|
||||||
Write-Host ' .\.venv\Scripts\Activate.ps1'
|
|
||||||
@@ -1,54 +0,0 @@
|
|||||||
"""mcm_toolkit —— MCM/ICM 竞赛层工具箱。
|
|
||||||
|
|
||||||
设计原则见 docs/02-architecture.md：
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||||||
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||||||
* 薄封装优先：能一行转发 SciPy / sklearn / statsmodels / NetworkX / SALib 的，就不自己写。
|
|
||||||
* 自己实现是有目的的：只写"库里没有、或自己写才学得会"的算法。
|
|
||||||
* 统一出口：拟合 / 求解 / 模拟 / 评价类函数一律返回 :class:`Result`。
|
|
||||||
* 可复现：含随机的函数都接受 `random_state`。
|
|
||||||
|
|
||||||
顶层只导出子包与 6 个高频快捷函数，不做 `import *`，避免污染命名空间。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
# 子包：按 `import mcm_toolkit as mcm` 之后 `mcm.stats.xxx` 使用
|
|
||||||
from . import (
|
|
||||||
core, # noqa: F401
|
|
||||||
data, # noqa: F401
|
|
||||||
decision, # noqa: F401
|
|
||||||
models, # noqa: F401
|
|
||||||
solve, # noqa: F401
|
|
||||||
stats, # noqa: F401
|
|
||||||
viz, # noqa: F401
|
|
||||||
)
|
|
||||||
from ._version import __version__
|
|
||||||
|
|
||||||
# 高频快捷函数：比赛时最常用的几个，允许 `mcm.monte_carlo(...)` 直接用
|
|
||||||
from .core import Result, get_rng, set_seed # noqa: F401
|
|
||||||
from .decision import topsis # noqa: F401
|
|
||||||
from .models import compare_models # noqa: F401
|
|
||||||
from .solve import monte_carlo, parameter_sweep # noqa: F401
|
|
||||||
from .stats import bootstrap_ci # noqa: F401
|
|
||||||
|
|
||||||
# 公开 API 清单（不是"导出按钮"，只列对外承诺稳定的名字）
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"__version__",
|
|
||||||
# 子包
|
|
||||||
"core",
|
|
||||||
"data",
|
|
||||||
"stats",
|
|
||||||
"models",
|
|
||||||
"solve",
|
|
||||||
"decision",
|
|
||||||
"viz",
|
|
||||||
# 快捷函数
|
|
||||||
"Result",
|
|
||||||
"get_rng",
|
|
||||||
"set_seed",
|
|
||||||
"bootstrap_ci",
|
|
||||||
"compare_models",
|
|
||||||
"monte_carlo",
|
|
||||||
"parameter_sweep",
|
|
||||||
"topsis",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
@@ -1,3 +0,0 @@
|
|||||||
"""版本号唯一来源。"""
|
|
||||||
|
|
||||||
__version__ = "0.0.1"
|
|
||||||
@@ -1,23 +0,0 @@
|
|||||||
"""core —— 基础设施：结果对象、随机数、参数校验。
|
|
||||||
|
|
||||||
其他所有包都依赖本包；本包**不**依赖任何其他子包。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from .random import get_rng, set_seed
|
|
||||||
from .result import Result
|
|
||||||
from .validate import (
|
|
||||||
check_array,
|
|
||||||
check_probability,
|
|
||||||
check_same_length,
|
|
||||||
check_square_matrix,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"Result",
|
|
||||||
"get_rng",
|
|
||||||
"set_seed",
|
|
||||||
"check_array",
|
|
||||||
"check_probability",
|
|
||||||
"check_same_length",
|
|
||||||
"check_square_matrix",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
@@ -1,45 +0,0 @@
|
|||||||
"""随机数约定。
|
|
||||||
|
|
||||||
规则（见 docs/02-architecture.md §4.2）：
|
|
||||||
|
|
||||||
* 所有含随机的公开函数签名都带 `random_state=None`，内部第一行取 rng。
|
|
||||||
* 禁止使用 `np.random.*` 旧式全局接口，也禁止裸用标准库 `random`。
|
|
||||||
* 论文附录必须写明 seed —— 提交要能复现。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["get_rng", "set_seed"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def get_rng(random_state: int | None = None) -> np.random.Generator:
|
|
||||||
"""取一个随机数生成器。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
random_state:
|
|
||||||
`int` 时返回固定种子的独立生成器（可复现）；
|
|
||||||
`None` 时返回基于全局种子的生成器；
|
|
||||||
已经是 :class:`np.random.Generator` 时原样返回（便于函数间串联）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> rng = get_rng(42)
|
|
||||||
>>> bool(rng.random() == get_rng(42).random())
|
|
||||||
True
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def set_seed(seed: int) -> None:
|
|
||||||
"""设置全局随机种子。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> set_seed(42)
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,51 +0,0 @@
|
|||||||
"""统一结果对象。
|
|
||||||
|
|
||||||
第一版只有**一个** :class:`Result`（原建议里的 5 个 Result 类属于过早分类）。
|
|
||||||
任何"拟合 / 求解 / 模拟 / 评价"函数都只返回它，不返回裸 tuple。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from dataclasses import dataclass, field
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@dataclass
|
|
||||||
class Result:
|
|
||||||
"""所有计算型函数的统一返回值。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
name:
|
|
||||||
产生该结果的方法名，例如 `"monte_carlo"`。
|
|
||||||
params:
|
|
||||||
参数估计 / 决策变量取值 / 权重等"输入侧"的结论。
|
|
||||||
metrics:
|
|
||||||
评估指标，例如 `{"rmse": 0.31, "r2": 0.94}`。
|
|
||||||
data:
|
|
||||||
主要载荷：预测值、模拟轨迹、排序结果、收益数组等。
|
|
||||||
success:
|
|
||||||
是否正常完成。失败时仍返回 Result，但 `success=False` 且 `message` 说明原因。
|
|
||||||
message:
|
|
||||||
给人看的一句话说明，可直接抄进论文的"方法说明"。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = Result("demo", params={"alpha": 0.5}, metrics={"r2": 0.9})
|
|
||||||
>>> r.success
|
|
||||||
True
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
name: str
|
|
||||||
params: dict[str, Any] | None = None
|
|
||||||
metrics: dict[str, Any] | None = None
|
|
||||||
data: Any = None
|
|
||||||
success: bool = True
|
|
||||||
message: str = ""
|
|
||||||
extras: dict[str, Any] = field(default_factory=dict)
|
|
||||||
|
|
||||||
# TODO(L0): 实现 __repr__，打印成"方法名 + 指标表"的紧凑形式，
|
|
||||||
# 方便在 notebook 里直接肉眼检查、或复制进论文草稿。
|
|
||||||
# TODO(L0): 实现 summary() -> str，返回可直接贴进论文的 Markdown 表格。
|
|
||||||
def __repr__(self) -> str: # pragma: no cover - 待实现
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,54 +0,0 @@
|
|||||||
"""参数校验。
|
|
||||||
|
|
||||||
目的不是"教用户用库"，而是**把错误提前到调用点**：
|
|
||||||
比赛时最贵的是 debug 时间，一个 `ValueError: 数组长度不一致` 比
|
|
||||||
十层 traceback 里的 `IndexError` 值钱得多。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"check_array",
|
|
||||||
"check_probability",
|
|
||||||
"check_same_length",
|
|
||||||
"check_square_matrix",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def check_array(x: Any, ndim: int | None = None, finite: bool = True) -> np.ndarray:
|
|
||||||
"""转成 ndarray 并做基本检查（维度、有限值）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> check_array([1, 2, 3]).shape
|
|
||||||
(3,)
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def check_same_length(*arrays: Any) -> None:
|
|
||||||
"""检查多个数组长度一致，不一致时抛出带长度明细的 ValueError。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> check_same_length([1, 2], [3, 4])
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def check_probability(p: float) -> float:
|
|
||||||
"""检查 p 落在 [0, 1]，返回 float。"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def check_square_matrix(a: Any) -> np.ndarray:
|
|
||||||
"""检查是方阵，返回 ndarray。AHP 判断矩阵、转移矩阵都要用。"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,26 +0,0 @@
|
|||||||
"""data —— 数据进出与清洗（最高频的一层）。
|
|
||||||
|
|
||||||
真实赛题数据往往缺列、单位不统一、日期格式混乱。
|
|
||||||
本包的目标是让"拿到数据 → 能建模"这一步不超过 10 分钟。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from .clean import clean_missing, detect_outliers, impute_missing, winsorize
|
|
||||||
from .io import load_table, save_table
|
|
||||||
from .sample import bootstrap_sample, kfold_split, train_test_split
|
|
||||||
from .transform import log_transform, normalize, one_hot_encode, standardize
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"load_table",
|
|
||||||
"save_table",
|
|
||||||
"clean_missing",
|
|
||||||
"impute_missing",
|
|
||||||
"detect_outliers",
|
|
||||||
"winsorize",
|
|
||||||
"normalize",
|
|
||||||
"standardize",
|
|
||||||
"log_transform",
|
|
||||||
"one_hot_encode",
|
|
||||||
"train_test_split",
|
|
||||||
"kfold_split",
|
|
||||||
"bootstrap_sample",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
@@ -1,81 +0,0 @@
|
|||||||
"""缺失值、离群值、缩尾。
|
|
||||||
|
|
||||||
`detect_outliers` 属于 S 档：不只是"算出来"，还要能解释给队友听
|
|
||||||
为什么要踢掉这几个点（论文里必须交代），所以配完整函数卡片
|
|
||||||
（docs/dev/function-card-template.md）。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any, Literal
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["clean_missing", "detect_outliers", "impute_missing", "winsorize"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def clean_missing(data: Any, axis: int = 0, threshold: float | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""删除缺失过多的行/列。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
axis:
|
|
||||||
0 = 按行删，1 = 按列删。
|
|
||||||
threshold:
|
|
||||||
缺失比例超过该值就删；`None` 表示只要有缺失就删。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> clean_missing(df, threshold=0.5) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def impute_missing(data: Any, method: str = "mean", **kwargs: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""缺失值填补。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
method:
|
|
||||||
`"mean"` / `"median"` / `"mode"` / `"ffill"` / `"interpolate"` / `"knn"`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
论文里必须说明用了哪种填补、为什么。填 `mean` 之前先想一下
|
|
||||||
"这个缺失是不是非随机缺失（MNAR）"，否则结论可能被填补方式带偏。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def detect_outliers(data: Any, method: Literal["iqr", "zscore"] = "iqr", **kwargs: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""标出离群点位置（返回布尔掩码，不直接删）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
method:
|
|
||||||
`"iqr"`：Q1-1.5·IQR 之外（`k` 可调，默认 1.5）；
|
|
||||||
`"zscore"`：|z| > threshold（默认 3.0）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
与原数据同形的布尔 DataFrame/ndarray，`True` 表示该点是离群点。
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||||||
|
|
||||||
Notes
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||||||
-----
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|
||||||
**只标不删**是刻意的：删点是有代价的判断，必须由人来做，
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||||||
并且要在论文里写清楚删了几个、依据是什么。
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|
||||||
|
|
||||||
Examples
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||||||
--------
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|
||||||
>>> mask = detect_outliers([1, 2, 3, 4, 100], method="iqr")
|
|
||||||
>>> bool(mask[-1])
|
|
||||||
True
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0) ★ S 档：配完整函数卡片
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|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def winsorize(data: Any, lower: float = 0.01, upper: float = 0.99) -> Any:
|
|
||||||
"""缩尾：把超出分位数的值压到分位点，而不是删除。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,37 +0,0 @@
|
|||||||
"""读写表格。
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||||||
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||||||
只保留两个函数：`load_table` / `save_table` 按扩展名分派。
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||||||
原建议里的 `load_csv` `load_excel` `save_csv` `save_excel` 四个函数
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||||||
只是在转发 pandas，合并后调用点更短。
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||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from pathlib import Path
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["load_table", "save_table"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def load_table(path: str | Path, **kwargs: Any) -> Any:
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|
||||||
"""按扩展名自动选择读取方式，返回 DataFrame。
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||||||
|
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||||||
约定：
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||||||
* `.csv` 默认做编码探测（utf-8 → utf-8-sig → gbk → gb18030），
|
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||||||
国内赛题数据常见 GBK；
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|
||||||
* `.xlsx` / `.xls` 需要 `openpyxl`（`pip install "mcm-toolkit[excel]"`）；
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|
||||||
* `na_values` 默认包含空串、`"NA"`、`"N/A"`、`"#N/A"`、`"null"`、`"-"`。
|
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||||||
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||||||
Examples
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||||||
--------
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||||||
>>> df = load_table("data.csv") # doctest: +SKIP
|
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||||||
>>> df.shape # doctest: +SKIP
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|
||||||
"""
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|
||||||
# TODO(L0): 编码探测 + 分派；Excel 缺 openpyxl 时给出可读报错。
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def save_table(df: Any, path: str | Path, index: bool = False, **kwargs: Any) -> Path:
|
|
||||||
"""保存 DataFrame，返回实际写入的路径。"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,46 +0,0 @@
|
|||||||
"""数据集划分与重采样。
|
|
||||||
|
|
||||||
原建议里的 `sample_with_replacement` / `sample_without_replacement`
|
|
||||||
就是 `rng.choice(..., replace=)` 一行，已删；真正需要的是"划分"和"bootstrap"。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["bootstrap_sample", "kfold_split", "train_test_split"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def train_test_split(
|
|
||||||
*arrays: Any,
|
|
||||||
test_size: float = 0.2,
|
|
||||||
shuffle: bool = True,
|
|
||||||
stratify: Any = None,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> list[Any]:
|
|
||||||
"""按行划分训练/测试集。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
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|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> Xtr, Xte, ytr, yte = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=0) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def kfold_split(n_samples: int, n_splits: int = 5, shuffle: bool = True, random_state: int | None = None) -> list[tuple[Any, Any]]:
|
|
||||||
"""返回 `n_splits` 组 (train_idx, test_idx)。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def bootstrap_sample(data: Any, n_resamples: int = 10000, random_state: int | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""有放回重采样，返回形状 `(n_resamples, n)` 的重采样矩阵。
|
|
||||||
|
|
||||||
.. warning::
|
|
||||||
`n_resamples=10000` 且 `n` 很大时这个矩阵会吃内存。
|
|
||||||
只是想算区间的话用 :func:`mcm_toolkit.stats.bootstrap_ci`，
|
|
||||||
它内部按块处理，不落地整个矩阵。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,58 +0,0 @@
|
|||||||
"""变换与无量纲化。
|
|
||||||
|
|
||||||
**重要约定（见 docs/02-architecture.md §4.4）**：
|
|
||||||
本模块只做"无量纲化"，**不改变指标方向**。
|
|
||||||
效益型 / 成本型的方向问题归 `decision` 包处理，用 `benefit_columns` 显式声明，
|
|
||||||
不允许默认假设"越大越好"——评价类题目翻车基本都翻在这里。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["log_transform", "normalize", "one_hot_encode", "standardize"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def normalize(x: Any, method: str = "minmax", feature_range: tuple[float, float] = (0.0, 1.0)) -> Any:
|
|
||||||
"""无量纲化到给定区间。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
method:
|
|
||||||
`"minmax"`：`(x - min) / (max - min)`，线性压缩到 `feature_range`；
|
|
||||||
`"vector"`：`x / ||x||`，保持"份额"含义（熵权法前处理常用）；
|
|
||||||
`"max"`：`x / max(x)`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
minmax 对离群值极度敏感：一个 100 倍大的异常值会把其余所有点压成一条线。
|
|
||||||
先跑 `detect_outliers` 再决定。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> normalize([1, 2, 3]).tolist()
|
|
||||||
[0.0, 0.5, 1.0]
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def standardize(x: Any, ddof: int = 0) -> Any:
|
|
||||||
"""标准化 `(x - mean) / std`，输出均值 0、标准差 1。"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def log_transform(x: Any, offset: float | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""对数变换，用于压缩右偏分布。
|
|
||||||
|
|
||||||
`offset=None` 时自动取 `1 - min(x)`（含 0 或负值时）保证定义域。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def one_hot_encode(data: Any, columns: list[str] | None = None, drop_first: bool = False) -> Any:
|
|
||||||
"""类别变量独热编码。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,26 +0,0 @@
|
|||||||
"""decision —— 评价与决策。
|
|
||||||
|
|
||||||
中文赛高频模块（AHP / TOPSIS / 熵权 / 灰色）。
|
|
||||||
原建议列了 8 个子模块，其中 `dea_efficiency`（要解一堆 LP，低频）与
|
|
||||||
`fuzzy_comprehensive_evaluation`（隶属度函数没有通用形式，做不了通用封装）已删。
|
|
||||||
|
|
||||||
**使用顺序很重要**：先 `normalize`（无量纲化）→ 再定方向 `benefit_columns`
|
|
||||||
→ 再 `entropy_weights`/`ahp_weights` → 最后 `topsis`。
|
|
||||||
跳过第一步直接算权重，是评价类题目最常见的翻车方式。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from .ahp import ahp_consistency_ratio, ahp_weights
|
|
||||||
from .grey import gm11_fit_predict, grey_relational_analysis
|
|
||||||
from .topsis import topsis
|
|
||||||
from .weighting import critic_weights, entropy_weights, equal_weights
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"equal_weights",
|
|
||||||
"entropy_weights",
|
|
||||||
"critic_weights",
|
|
||||||
"ahp_weights",
|
|
||||||
"ahp_consistency_ratio",
|
|
||||||
"topsis",
|
|
||||||
"grey_relational_analysis",
|
|
||||||
"gm11_fit_predict",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
@@ -1,57 +0,0 @@
|
|||||||
"""层次分析法（AHP）。
|
|
||||||
|
|
||||||
不过度设计：原建议第 22 节给出的两个函数就是全部需要的东西。
|
|
||||||
关键在**一致性检验**——CR 不过关的权重不能拿去用，
|
|
||||||
这是 AHP 唯一真正的技术含量所在。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["ahp_consistency_ratio", "ahp_weights"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def ahp_weights(matrix: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""由判断矩阵求权重。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
matrix:
|
|
||||||
正互反判断矩阵（`a_ij = 1/a_ji`，`a_ii = 1`），Saaty 1-9 标度。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`params={"weights"}`，`metrics={"lambda_max", "CI", "CR", "consistent"}`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
取权重有两种做法：
|
|
||||||
* **特征向量法**（`eigenvector`）：求最大特征值对应的特征向量并归一化，理论严谨；
|
|
||||||
* **几何平均法**（`geometric`）：各行元素连乘开 n 次方再归一化，手算/答辩时好用，
|
|
||||||
与特征向量法结果几乎一致。
|
|
||||||
本函数默认特征向量法，`method="geometric"` 可切换，两者都返回以便对照。
|
|
||||||
|
|
||||||
**CR > 0.1 一般判定为不一致**（n=2 时 CR 无意义，直接跳过）。
|
|
||||||
有人会"改矩阵直到 CR 过关"，这在论文里必须交代调整依据，否则是学术不端。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> import numpy as np
|
|
||||||
>>> A = np.array([[1, 3, 5], [1/3, 1, 2], [1/5, 0.5, 1]])
|
|
||||||
>>> r = ahp_weights(A)
|
|
||||||
>>> bool(r.metrics["CR"] < 0.1)
|
|
||||||
True
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档：配完整函数卡片
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def ahp_consistency_ratio(matrix: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""只算一致性指标，不返回权重。
|
|
||||||
|
|
||||||
单独提供它是因为：**拿到判断矩阵后第一步就该看 CR**，
|
|
||||||
不过关时先回去调整矩阵，权重算出来也用不了。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,71 +0,0 @@
|
|||||||
"""灰色系统：关联分析与 GM(1,1) 预测。
|
|
||||||
|
|
||||||
中文建模赛特色方法。原建议第 23 节的方向没问题，函数名做了合并
|
|
||||||
（`gm11_fit` + `gm11_predict` → `gm11_fit_predict`，因为 GM(1,1) 极少只用一半）。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["gm11_fit_predict", "grey_relational_analysis"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def grey_relational_analysis(X: Any, reference: Any = None, rho: float = 0.5) -> Any:
|
|
||||||
"""灰色关联分析。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
reference:
|
|
||||||
参考序列。`None` 时按"每个指标取最优值"自动构造。
|
|
||||||
rho:
|
|
||||||
分辨系数，通常取 0.5。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是各方案与参考序列的关联系数、关联度与排名。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
关联度对 `rho` 敏感：`rho` 越小，分辨力越强但稳定性越差。
|
|
||||||
论文里应说明 `rho` 取值并做一次敏感性（`rho = 0.3 / 0.5 / 0.7`）。
|
|
||||||
另外它**要求所有指标同向且无量纲**，前置处理同熵权法。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = grey_relational_analysis([[1, 2], [3, 1], [2, 3]]) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def gm11_fit_predict(series: Any, steps: int = 1) -> Any:
|
|
||||||
"""GM(1,1) 灰色预测（拟合 + 预测一步到位）。
|
|
||||||
|
|
||||||
流程：一次累加生成（1-AGO）→ 建立白化微分方程 `dx/dt + ax = b`
|
|
||||||
→ 最小二乘估 `a, b` → 还原预测序列。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
steps:
|
|
||||||
向前预测步数。GM(1,1) 适合**短序列（4～10 个点）**的短期预测。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`params={"a", "b"}`，`metrics={"c_ratio", "precision"}`，
|
|
||||||
`data` 是含 `actual / fitted / forecast` 三列的 DataFrame。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
* **必须做后验差检验**：后验差比值 `C = S2/S1`（残差标准差 / 原序列标准差）
|
|
||||||
和 小误差概率 `P`。`C < 0.35` 一级，`< 0.5` 合格，`>= 0.65` 不能用。
|
|
||||||
只给预测值不给 `C`、`P` 是论文里的硬伤。
|
|
||||||
* GM(1,1) 本质是指数增长外推，对**先增后减**或波动序列效果很差，
|
|
||||||
用之前先看序列形状。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = gm11_fit_predict([2.87, 3.05, 3.24, 3.43, 3.64]) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档：配完整函数卡片
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,59 +0,0 @@
|
|||||||
"""TOPSIS 逼近理想解排序。
|
|
||||||
|
|
||||||
原建议把标准化（`benefit_normalize` 等 4 个函数）单列一节，
|
|
||||||
这里合并进 `topsis` 的 `method` 参数——因为它们是同一个流程的步骤，
|
|
||||||
拆开反而容易出现"标准化用了一套、权重算的时候又换一套"的错位。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["topsis"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def topsis(
|
|
||||||
X: Any,
|
|
||||||
weights: Any = None,
|
|
||||||
benefit_columns: Any = None,
|
|
||||||
method: str = "vector",
|
|
||||||
labels: Any = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""TOPSIS 综合评价。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
X:
|
|
||||||
决策矩阵，行 = 待评价方案，列 = 指标。
|
|
||||||
weights:
|
|
||||||
权重。`None` 时用等权（并在 `message` 里提示）。
|
|
||||||
benefit_columns:
|
|
||||||
效益型指标的列名/下标，其余按成本型处理。
|
|
||||||
**必填或显式全选**，不允许默认假设——方向搞反会让排名完全颠倒。
|
|
||||||
method:
|
|
||||||
列向量的无量纲化方式：`"vector"`（`x/√Σx²`，TOPSIS 原始做法，默认）
|
|
||||||
或 `"minmax"`。
|
|
||||||
labels:
|
|
||||||
方案名，用于结果表。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是含 `D+ / D- / closeness / rank` 四列、按 `rank` 排好的表，
|
|
||||||
`params["weights"]` 回显实际使用的权重。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
* 正理想解 = 各指标最优值，负理想解 = 各指标最劣值；
|
|
||||||
贴近度 `C = D- / (D+ + D-)`，**C 越大越好**。
|
|
||||||
* TOPSIS 的排名对权重敏感。论文里应附"权重扰动 ±10% 后排名是否稳定"的
|
|
||||||
敏感性分析——直接调 `solve.robustness_test`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> import numpy as np
|
|
||||||
>>> r = topsis(np.array([[1., 2.], [3., 1.], [2., 3.]]), benefit_columns=[0, 1])
|
|
||||||
>>> list(r.data["rank"])
|
|
||||||
[2, 3, 1]
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档：配完整函数卡片
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,71 +0,0 @@
|
|||||||
"""客观赋权：熵权法、CRITIC。
|
|
||||||
|
|
||||||
★ `entropy_weights` 是 S 档，建议自己实现。
|
|
||||||
熵权法是中文建模赛出现频率最高的赋权方法，实现只有 20 行，
|
|
||||||
但"指标方向、无量纲化、对数 0 处理"三个坑必须理解清楚才能写对。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["critic_weights", "entropy_weights", "equal_weights"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def equal_weights(n: int) -> Any:
|
|
||||||
"""等权，即 `1/n`。作为赋权结果的对照基线，论文里应该报。"""
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||||||
# TODO(L1)
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||||||
raise NotImplementedError
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||||||
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|
||||||
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||||||
def entropy_weights(
|
|
||||||
X: Any,
|
|
||||||
benefit_columns: Any = None,
|
|
||||||
eps: float = 1e-12,
|
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||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""熵权法。
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||||||
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||||||
Parameters
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||||||
----------
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|
||||||
X:
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|
||||||
决策矩阵，行 = 方案，列 = 指标。**必须已无量纲化且已做正向化**。
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||||||
benefit_columns:
|
|
||||||
效益型（越大越好）指标的列名/下标。其余按成本型处理。
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||||||
`None` 时假设全部是效益型，并在 `message` 里提示——避免静默搞错方向。
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||||||
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||||||
Returns
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||||||
-------
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||||||
`Result`：`params={"weights": 权重向量}`，
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||||||
`extras["entropy"]` 是各指标的熵值，
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||||||
`extras["redundancy"]` 是差异系数 `1 - e`（权重就来自它的归一化）。
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||||||
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Notes
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-----
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三个必须处理的细节：
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1. **方向**：成本型指标要先正向化（`max - x` 或 `1/x`），否则权重完全错。
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||||||
2. **量纲**：熵权法要求 `x >= 0`，且对量纲敏感——先做 min-max 或向量归一。
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||||||
3. **零值**：`p·ln(p)` 在 `p=0` 时按 0 处理（极限为 0），不能直接算，否则出 NaN。
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||||||
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||||||
熵权法的缺点是**只看数据离散程度，不看指标的实际重要性**。
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||||||
实践上常和 AHP 做组合赋权：`w = α·w_entropy + (1-α)·w_ahp`。
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||||||
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||||||
Examples
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--------
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>>> import numpy as np
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||||||
>>> r = entropy_weights(np.array([[1., 2.], [3., 1.], [2., 3.]]))
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||||||
>>> bool(np.isclose(r.params["weights"].sum(), 1.0))
|
|
||||||
True
|
|
||||||
"""
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||||||
# TODO(L1) ★ S 档：配完整函数卡片
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||||||
raise NotImplementedError
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||||||
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||||||
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||||||
def critic_weights(X: Any, benefit_columns: Any = None) -> Any:
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|
||||||
"""CRITIC 赋权。
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||||||
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|
||||||
与熵权法的区别：熵权法只看"对比强度"（标准差），
|
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||||||
CRITIC 还乘上"冲突性"（与其他指标的相关性）。
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|
||||||
`C_j = σ_j · Σ_k (1 - r_jk)`，权重 = `C_j / ΣC`。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,41 +0,0 @@
|
|||||||
"""models —— 建模：回归 / 时间序列 / 机器学习（薄封装）。
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|
||||||
|
|
||||||
原建议把 `regression/` 和 `ml/` 拆成两个包，但两边的
|
|
||||||
`fit_linear` 与 `fit_linear_regression` 明显重复。
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|
||||||
这里合并为一个包，共享一套 `fit / predict / score` 协议和一份指标实现。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from .metrics import (
|
|
||||||
adjusted_r2,
|
|
||||||
compare_models,
|
|
||||||
mae,
|
|
||||||
mape,
|
|
||||||
r2_score,
|
|
||||||
rmse,
|
|
||||||
smape,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
from .ml import cross_validate, fit_forest, fit_logistic, kmeans, pca
|
|
||||||
from .regression import fit_linear, fit_nonlinear, fit_polynomial, predict
|
|
||||||
from .timeseries import exponential_smoothing, fit_arima, forecast
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"fit_linear",
|
|
||||||
"fit_polynomial",
|
|
||||||
"fit_nonlinear",
|
|
||||||
"predict",
|
|
||||||
"exponential_smoothing",
|
|
||||||
"fit_arima",
|
|
||||||
"forecast",
|
|
||||||
"fit_forest",
|
|
||||||
"fit_logistic",
|
|
||||||
"kmeans",
|
|
||||||
"pca",
|
|
||||||
"cross_validate",
|
|
||||||
"rmse",
|
|
||||||
"mae",
|
|
||||||
"mape",
|
|
||||||
"smape",
|
|
||||||
"r2_score",
|
|
||||||
"adjusted_r2",
|
|
||||||
"compare_models",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
@@ -1,31 +0,0 @@
|
|||||||
"""模型协议。
|
|
||||||
|
|
||||||
所有 `fit_*` 返回的对象都满足这个协议，于是:
|
|
||||||
`compare_models({"linear": m1, "rf": m2}, X, y)`
|
|
||||||
才能对一批异构模型统一执行、统一打分。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any, Protocol, runtime_checkable
|
|
||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["Model"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@runtime_checkable
|
|
||||||
class Model(Protocol):
|
|
||||||
"""`fit / predict / score` 三件套。"""
|
|
||||||
|
|
||||||
def fit(self, X: Any, y: Any, **kwargs: Any) -> Model:
|
|
||||||
"""拟合，返回 self（支持链式调用）。"""
|
|
||||||
...
|
|
||||||
|
|
||||||
def predict(self, X: Any) -> np.ndarray:
|
|
||||||
"""预测。"""
|
|
||||||
...
|
|
||||||
|
|
||||||
def score(self, X: Any, y: Any) -> dict[str, float]:
|
|
||||||
"""返回指标 dict（不是单个 float），便于直接拼成对比表。"""
|
|
||||||
...
|
|
||||||
@@ -1,94 +0,0 @@
|
|||||||
"""回归/分类指标 + 模型对比。
|
|
||||||
|
|
||||||
原建议把这批函数同时放在 `regression/`、`utils/metrics.py` 和第 26 节的
|
|
||||||
`analysis/` 三处，这里统一到一处。
|
|
||||||
|
|
||||||
注意：本模块被 `models` 与 `solve` 共用，属于"公共数学"，但为了少建一个包，
|
|
||||||
放在 `models` 下；`solve` 单向依赖 `models` 是允许的。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"adjusted_r2",
|
|
||||||
"compare_models",
|
|
||||||
"mae",
|
|
||||||
"mape",
|
|
||||||
"r2_score",
|
|
||||||
"rmse",
|
|
||||||
"smape",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def rmse(y_true: Any, y_pred: Any) -> float:
|
|
||||||
"""均方根误差。与 y 同量纲，最常用。"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def mae(y_true: Any, y_pred: Any) -> float:
|
|
||||||
"""平均绝对误差。对离群值比 RMSE 稳健。"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def mape(y_true: Any, y_pred: Any) -> float:
|
|
||||||
"""平均绝对百分比误差。无量纲，但 y 含 0 时会炸（用 smape 替代）。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def smape(y_true: Any, y_pred: Any) -> float:
|
|
||||||
"""对称 MAPE，y 含 0 也安全。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def r2_score(y_true: Any, y_pred: Any) -> float:
|
|
||||||
"""决定系数 R²。注意：加变量一定会升高，跨模型比较要看 adjusted_r2。"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def adjusted_r2(y_true: Any, y_pred: Any, n_features: int) -> float:
|
|
||||||
"""调整 R²，惩罚变量个数。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def compare_models(
|
|
||||||
models: dict[str, Any],
|
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||||||
X: Any,
|
|
||||||
y: Any,
|
|
||||||
metrics: tuple[str, ...] = ("rmse", "mae", "r2"),
|
|
||||||
cv: int = 5,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""把若干模型放在一起打分，返回对比表。
|
|
||||||
|
|
||||||
这是赛题里最省时间的函数之一。队友问"要不要上复杂模型"时，
|
|
||||||
跑一次这个就能用数字回答，不用争论半小时。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
models:
|
|
||||||
`{"linear": m1, "poly3": m2, "random_forest": m3}`。
|
|
||||||
每个模型需满足 :class:`mcm_toolkit.models.base.Model` 协议（有 `fit`/`predict`）。
|
|
||||||
cv:
|
|
||||||
交叉验证折数；`cv=0` 表示在全部数据上拟合后打分（只看拟合能力时用）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
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|
||||||
-------
|
|
||||||
DataFrame：行 = 模型，列 = 指标；按第一列指标升序（越小越好）或降序排列。
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||||||
可直接 `save_table(result, "compare.tex", fmt="latex")` 贴进论文。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
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||||||
--------
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|
||||||
>>> tbl = compare_models({"linear": m1, "poly": m2}, X, y) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
>>> tbl.index[0] # doctest: +SKIP
|
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||||||
'poly'
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,88 +0,0 @@
|
|||||||
"""机器学习薄封装。
|
|
||||||
|
|
||||||
对应原建议的 B 类。规模要控制住：
|
|
||||||
第一版只封 commonly-used 的四个模型 + 两个工具函数，
|
|
||||||
不追求把 sklearn 的 estimator 列表抄一遍。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["cross_validate", "fit_forest", "fit_logistic", "kmeans", "pca"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def fit_forest(X: Any, y: Any, task: str = "auto", n_estimators: int = 300, random_state: int | None = None, **kwargs: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""随机森林（分类或回归）。
|
|
||||||
|
|
||||||
`task="auto"`：按 y 的取值类型自动判断分类还是回归。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
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||||||
-----
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||||||
随机森林最大的价值不是精度，而是 **feature_importances_**——
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||||||
赛题论文里"哪些因素最重要"这一节经常靠它。
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||||||
返回值里带上排序后的重要性表。
|
|
||||||
|
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||||||
Examples
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||||||
--------
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||||||
>>> r = fit_forest(X, y)
|
|
||||||
>>> list(r.metrics) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
['r2', 'rmse', 'mae']
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def fit_logistic(X: Any, y: Any, C: float = 1.0, random_state: int | None = None, **kwargs: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""逻辑回归（二分类）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
`metrics` 里除了准确率，必须同时给 **混淆矩阵、精确率/召回率、AUC**。
|
|
||||||
只报准确率在不平衡数据上会给出误导性结论。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def kmeans(X: Any, n_clusters: int = 3, standardize_first: bool = True, random_state: int | None = None, **kwargs: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""K-means 聚类。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
standardize_first:
|
|
||||||
默认先标准化。**量纲不同的特征不做标准化，K-means 的结果等于随机**。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
`metrics` 给轮廓系数（silhouette）而不是 inertia——
|
|
||||||
轮廓系数有界且可比，inertia 只能同数据集内比。
|
|
||||||
选 `n_clusters` 请画肘部图或轮廓系数曲线，不要拍脑袋。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def pca(X: Any, n_components: int | float | None = None, standardize_first: bool = True) -> Any:
|
|
||||||
"""主成分分析。
|
|
||||||
|
|
||||||
`n_components` 为 `float`（如 0.95）时表示"保留 95% 方差"。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是投影后的得分矩阵，`extras["loadings"]` 是载荷矩阵
|
|
||||||
（论文里解释"第一主成分代表什么"要用它）。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def cross_validate(model: Any, X: Any, y: Any, cv: int = 5, scoring: str | None = None, random_state: int | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""交叉验证，返回每折分数与均值±标准差。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
报结果时**必须带标准差**。只报均值会把"5 折里 1 折崩了"这种事掩盖掉。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,70 +0,0 @@
|
|||||||
"""回归（自己封装，底层调用成熟库）。
|
|
||||||
|
|
||||||
对应原建议的 B 类：学的是"怎样把成熟工具变成符合 MCM 工作流的接口"，
|
|
||||||
不是重写最小二乘。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["fit_linear", "fit_nonlinear", "fit_polynomial", "predict"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def fit_linear(X: Any, y: Any, intercept: bool = True, weights: Any | None = None, alpha: float = 0.0) -> Any:
|
|
||||||
"""线性回归。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
weights:
|
|
||||||
加权最小二乘的权重（数据点可信度不同、或想消除异方差时用）。
|
|
||||||
alpha:
|
|
||||||
> 0 时做岭回归（共线性严重时用），= 0 是普通最小二乘。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`params={"coef", "intercept"}`，`metrics={"r2", "adjusted_r2", "rmse", "mae"}`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = fit_linear(X, y)
|
|
||||||
>>> r.metrics["r2"] < 1.0
|
|
||||||
True
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def fit_polynomial(X: Any, y: Any, degree: int = 2, alpha: float = 0.0) -> Any:
|
|
||||||
"""多项式回归。`degree` 大了会过拟合，务必看 `rs.plot_residuals` 和 adjusted_r2。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def fit_nonlinear(func: Any, X: Any, y: Any, p0: Any = None, bounds: Any = None, **kwargs: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""非线性最小二乘拟合（底层 `scipy.optimize.curve_fit`）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
func:
|
|
||||||
`f(x, *params) -> y` 形式的目标函数，例如 logistic / Gompertz 生长曲线。
|
|
||||||
p0:
|
|
||||||
初值。非线性拟合**对初值极度敏感**，给不出好初值时要先画图估一个。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
返回的 `metrics` 里额外给 `pcov`（参数协方差矩阵）与参数标准误，
|
|
||||||
论文里报参数时要带标准误，否则不严谨。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def predict(model: Any, X: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""对任意 `fit_*` 返回的 `Result` 或符合协议的模型做预测。
|
|
||||||
|
|
||||||
存在的意义：让 `predict` 既能吃 `Result` 也能吃 sklearn 原生模型，
|
|
||||||
统一比赛代码的写法。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,67 +0,0 @@
|
|||||||
"""时间序列（MCM C 必备）。
|
|
||||||
|
|
||||||
原建议列了 `moving_average` `weighted_moving_average` `holt_trend`
|
|
||||||
`seasonal_decompose` `lag_features` `forecast_interval` 等一堆函数，
|
|
||||||
但 statsmodels 已经全部提供，按它自己的原则（"做薄封装，不要重写框架"）
|
|
||||||
只保留三个真正有封装价值的入口。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["exponential_smoothing", "fit_arima", "forecast"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def exponential_smoothing(series: Any, alpha: float | None = None, trend: str | None = None, seasonal: str | None = None, periods: int | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""指数平滑（底层 `statsmodels.tsa.holtwinters`）。
|
|
||||||
|
|
||||||
`alpha=None` 时自动用极大似然估计平滑系数——比自己拍脑袋定 `alpha` 靠谱。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = exponential_smoothing(y, trend="add") # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def fit_arima(series: Any, order: tuple[int, int, int] = (1, 1, 1), seasonal_order: tuple[int, int, int, int] | None = None, auto: bool = False) -> Any:
|
|
||||||
"""ARIMA 拟合。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
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||||||
----------
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||||||
auto:
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||||||
`True` 时按 AIC 网格搜索 (p, d, q)，省去手动定阶；
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|
||||||
数据量大时较慢，比赛里建议先手动看一眼 ACF/PACF。
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|
||||||
order:
|
|
||||||
`(p, d, q)`——自回归阶数、差分阶数、移动平均阶数。
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||||||
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|
||||||
Returns
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||||||
-------
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|
||||||
`Result`：`metrics={"aic", "bic"}`，`extras["model"]` 是 statsmodels 结果对象
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||||||
（需要 `summary()`、残差诊断时直接拿）。
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Notes
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-----
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||||||
ARIMA 要求序列**平稳**。`d` 是差分阶数，但差分会丢信息，
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||||||
非平稳序列更推荐先看是不是有结构突变或季节成分。
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||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def forecast(model: Any, steps: int, alpha: float = 0.05) -> Any:
|
|
||||||
"""向后预测 `steps` 步，并给出预测区间。
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|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是含 `forecast / lower / upper` 三列的 DataFrame。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
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||||||
-----
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||||||
**预测区间随步长急剧变宽是正常的**，不要只画中心线——
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||||||
论文里只画一条线而不给区间，是很常见的扣分点。
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|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,58 +0,0 @@
|
|||||||
"""solve —— 求解：优化 / 模拟 / 敏感性 / 图 / 动力学。
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|
||||||
|
|
||||||
竞赛主力包。原建议把 `optimization` `simulation` `sensitivity` 拆成三个包，
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|
||||||
但它们本质是同一件事的三种形态——"把模型反复算"——共享
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||||||
`Result`、`rng`、并行与缓存约定。合成一个包，这些约定只写一遍。
|
|
||||||
|
|
||||||
`graph` 与 `dynamics` 是 v0.2 内容（低频，且 NetworkX / SymPy 已覆盖大部分需求）。
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|
||||||
"""
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||||||
|
|
||||||
from .optimize import (
|
|
||||||
dynamic_programming,
|
|
||||||
integer_program,
|
|
||||||
knapsack_dp,
|
|
||||||
linear_program,
|
|
||||||
minimize,
|
|
||||||
pareto_front,
|
|
||||||
simulated_annealing,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
from .sensitivity import (
|
|
||||||
local_sensitivity,
|
|
||||||
morris_analyze,
|
|
||||||
one_at_a_time,
|
|
||||||
parameter_sweep,
|
|
||||||
robustness_test,
|
|
||||||
sobol_analyze,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
from .simulate import (
|
|
||||||
markov_simulate,
|
|
||||||
markov_steady_state,
|
|
||||||
mm1_metrics,
|
|
||||||
monte_carlo,
|
|
||||||
monte_carlo_integral,
|
|
||||||
monte_carlo_probability,
|
|
||||||
random_walk,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"minimize",
|
|
||||||
"linear_program",
|
|
||||||
"integer_program",
|
|
||||||
"dynamic_programming",
|
|
||||||
"knapsack_dp",
|
|
||||||
"simulated_annealing",
|
|
||||||
"pareto_front",
|
|
||||||
"monte_carlo",
|
|
||||||
"monte_carlo_probability",
|
|
||||||
"monte_carlo_integral",
|
|
||||||
"random_walk",
|
|
||||||
"markov_simulate",
|
|
||||||
"markov_steady_state",
|
|
||||||
"mm1_metrics",
|
|
||||||
"local_sensitivity",
|
|
||||||
"one_at_a_time",
|
|
||||||
"parameter_sweep",
|
|
||||||
"robustness_test",
|
|
||||||
"sobol_analyze",
|
|
||||||
"morris_analyze",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
@@ -1,79 +0,0 @@
|
|||||||
"""微分方程与动力系统（v0.2）。
|
|
||||||
|
|
||||||
原建议把 `dynamics/` 做成独立包。考虑到：
|
|
||||||
1. 只有 MCM A 用得上，一年一题；
|
|
||||||
2. 底层 SymPy（解析）+ SciPy（数值）已经覆盖全部需求；
|
|
||||||
|
|
||||||
降级为一个模块。依赖：`pip install "mcm-toolkit[symbolic]"`（sympy）。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from collections.abc import Callable
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"find_equilibrium",
|
|
||||||
"local_stability",
|
|
||||||
"solve_ode",
|
|
||||||
"solve_system",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def solve_ode(
|
|
||||||
derivative: Callable[..., Any],
|
|
||||||
t_span: tuple[float, float],
|
|
||||||
y0: Any,
|
|
||||||
t_eval: Any = None,
|
|
||||||
method: str = "RK45",
|
|
||||||
**kwargs: Any,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""解 ODE 初值问题（底层 `scipy.integrate.solve_ivp`）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
method:
|
|
||||||
`"RK45"` 通用；`"LSODA"` 刚性系统自动切换（种群/化学反应常见）；
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||||||
`"Radau"` / `"BDF"` 强刚性。
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|
||||||
|
|
||||||
Notes
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||||||
-----
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|
||||||
**刚性是 ODE 最常踩的坑**：非刚性方法遇到刚性问题会跑到天荒地老
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|
||||||
且以为是自己代码慢。判据：解里同时存在快慢两个时间尺度。
|
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||||||
|
|
||||||
Examples
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||||||
--------
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|
||||||
>>> r = solve_ode(lambda t, y: -y, t_span=(0, 5), y0=[1.0]) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def solve_system(equations: Any, variables: Any, **kwargs: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""解方程组（底层 `sympy.solve` / `scipy.optimize.root`）。
|
|
||||||
|
|
||||||
`equations` 是符号表达式列表时走 SymPy 解析解，是数值函数时走 root 数值解。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def find_equilibrium(f: Callable[..., Any], x0: Any, n_starts: int = 10, random_state: int | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""找平衡点。
|
|
||||||
|
|
||||||
**必须多初值搜索**：单个初值只能找到最近的平衡点，
|
|
||||||
而"系统有几个平衡点、分别是什么类型"才是题目真正要问的。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def local_stability(jacobian_matrix: Any, equilibrium: Any = None) -> Any:
|
|
||||||
"""按 Jacobian 的特征值判定平衡点的局部稳定性。
|
|
||||||
|
|
||||||
判据（连续系统）：实部全负 → 稳定结点/焦点；有正实部 → 不稳定；
|
|
||||||
纯虚根 → 中心（临界情形，线性化失效，需要非线性分析）。
|
|
||||||
`equilibrium` 用于把特征值和解的位置一起报出来。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,86 +0,0 @@
|
|||||||
"""图与网络（v0.2）。
|
|
||||||
|
|
||||||
原建议把 `network/` 做成一个独立包（5 个子模块、20+ 函数），
|
|
||||||
但里面绝大多数是 NetworkX 的一行转发，且只有 ICM D 用得上。
|
|
||||||
降级为一个模块，只留真正有封装价值的入口。
|
|
||||||
|
|
||||||
依赖：`pip install "mcm-toolkit[graph]"`（networkx）。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"betweenness_centrality",
|
|
||||||
"build_graph",
|
|
||||||
"community_detection",
|
|
||||||
"max_flow",
|
|
||||||
"min_spanning_tree",
|
|
||||||
"pagerank",
|
|
||||||
"shortest_path",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def build_graph(edges: Any, directed: bool = False, weighted: bool = True) -> Any:
|
|
||||||
"""从边表建图。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
edges:
|
|
||||||
`[(u, v), ...]` 或 `[(u, v, w), ...]`，也可以是 DataFrame（列名 `source/target/weight`）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> G = build_graph([("A", "B"), ("B", "C")]) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def shortest_path(G: Any, source: Any, target: Any = None, weight: str | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""最短路径。`target=None` 时返回从 source 出发到所有点的路径。"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def min_spanning_tree(G: Any, weight: str = "weight") -> Any:
|
|
||||||
"""最小生成树（铺管网、修路这类"连通成本最小"题目）。"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def betweenness_centrality(G: Any, normalized: bool = True) -> Any:
|
|
||||||
"""介数中心性。
|
|
||||||
|
|
||||||
节点的"关键程度"有三种主流度量（度/接近/介数），
|
|
||||||
论文里选哪一个要说明理由：**介数**衡量"必经之路"，
|
|
||||||
**度**衡量"连接多"，**特征向量**衡量"连到重要节点"。
|
|
||||||
原建议把四个都列了，这里只留最常用的介数，其余直接调 networkx。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def pagerank(G: Any, alpha: float = 0.85, max_iter: int = 100) -> Any:
|
|
||||||
"""PageRank（有向图的节点重要性）。"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def max_flow(G: Any, source: Any, sink: Any, capacity: str = "capacity") -> Any:
|
|
||||||
"""最大流 / 最小割（网络容量、瓶颈分析）。"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def community_detection(G: Any, method: str = "louvain", random_state: int | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""社区发现。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是 `{节点: 社区编号}`，`metrics={"modularity"}`。
|
|
||||||
**必须报模块度 Q**，否则社区划分好不好无从判断。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(v0.2)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,234 +0,0 @@
|
|||||||
"""优化。
|
|
||||||
|
|
||||||
分层（对应原建议的 A/B/C 三级）：
|
|
||||||
|
|
||||||
* **B 类（薄封装）**：`minimize` `linear_program` `integer_program` —— 底层 SciPy。
|
|
||||||
* **A 类（自己实现，S 档）**：`dynamic_programming` `knapsack_dp` `simulated_annealing`。
|
|
||||||
* **C 类（直接用库）**：NSGA-II 等，用 pymoo，本模块只提供 Pareto 前沿的**后处理**。
|
|
||||||
|
|
||||||
原建议里的 `maximize` 已删：它就是 `minimize` 取负，用 `sense="max"` 参数表达。
|
|
||||||
`value_iteration` / `policy_iteration` 也已删：与 `dynamic_programming` 同族，
|
|
||||||
第一版同时做三个属于过度设计。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from collections.abc import Callable
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"dynamic_programming",
|
|
||||||
"integer_program",
|
|
||||||
"knapsack_dp",
|
|
||||||
"linear_program",
|
|
||||||
"minimize",
|
|
||||||
"pareto_front",
|
|
||||||
"simulated_annealing",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def minimize(
|
|
||||||
objective: Callable[..., float],
|
|
||||||
x0: Any = None,
|
|
||||||
bounds: Any = None,
|
|
||||||
constraints: Any = None,
|
|
||||||
method: str = "auto",
|
|
||||||
sense: str = "min",
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
**kwargs: Any,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""连续优化（底层 `scipy.optimize.minimize`）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
method:
|
|
||||||
`"auto"` 时按"有无约束 / 有无梯度"自动选：
|
|
||||||
无约束 → BFGS；有边界 → L-BFGS-B；有约束 → SLSQP。
|
|
||||||
sense:
|
|
||||||
`"min"` / `"max"`。取 max 时内部对目标函数取负并还原结果，
|
|
||||||
调用方不用自己写负号（负号写错是这类题最常见的手滑）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`params={"x": 最优解}`，`metrics={"objective": 目标值}`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
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|
||||||
-----
|
|
||||||
**结果必须在论文里报"是否收敛"和"初值敏感性"**：
|
|
||||||
用一个 `x0` 跑出来的局部最优，和换 10 个随机初值跑出来的全局最优，
|
|
||||||
结论可能完全不同。返回值里带上 `success` 与 `message` 就是为了这个。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> f = lambda v: (v[0] - 3) ** 2 + (v[1] + 1) ** 2
|
|
||||||
>>> r = minimize(f, x0=[0, 0])
|
|
||||||
>>> round(r.metrics["objective"], 6)
|
|
||||||
0.0
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def linear_program(
|
|
||||||
c: Any,
|
|
||||||
A_ub: Any = None,
|
|
||||||
b_ub: Any = None,
|
|
||||||
A_eq: Any = None,
|
|
||||||
b_eq: Any = None,
|
|
||||||
bounds: Any = None,
|
|
||||||
sense: str = "min",
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""线性规划（底层 `scipy.optimize.linprog`）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
c:
|
|
||||||
目标函数系数。`sense="max"` 时内部取负。
|
|
||||||
bounds:
|
|
||||||
`None` 表示默认 `x >= 0`；要无下界显式写 `(None, None)`。
|
|
||||||
**这是最容易踩的坑**：忘记声明变量非负，解出来的方案可能物理上不可行。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = linear_program(c=[1, 2], A_ub=[[1, 1]], b_ub=[4], bounds=[(0, None)] * 2)
|
|
||||||
>>> r.metrics["objective"]
|
|
||||||
4.0
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def integer_program(
|
|
||||||
c: Any,
|
|
||||||
integrality: Any,
|
|
||||||
A_ub: Any = None,
|
|
||||||
b_ub: Any = None,
|
|
||||||
A_eq: Any = None,
|
|
||||||
b_eq: Any = None,
|
|
||||||
bounds: Any = None,
|
|
||||||
sense: str = "min",
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""整数规划（底层 `scipy.optimize.milp`）。
|
|
||||||
|
|
||||||
`integrality`：0 = 连续，1 = 整数，2 = 0-1 变量。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
整数规划比 LP 慢得多。变量数到几百以上时先想想能不能用
|
|
||||||
线性松弛 + 取整 + 邻域搜索近似，别硬等求解器。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def dynamic_programming(
|
|
||||||
states: Any,
|
|
||||||
actions: Any,
|
|
||||||
transition: Callable[..., Any],
|
|
||||||
reward: Callable[..., float],
|
|
||||||
horizon: int,
|
|
||||||
discount: float = 1.0,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""通用有限期动态规划（A 类，自己实现）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
transition:
|
|
||||||
`f(state, action, rng) -> next_state`。
|
|
||||||
reward:
|
|
||||||
`f(state, action, next_state) -> float`。
|
|
||||||
horizon:
|
|
||||||
期数。`discount < 1` 时按 `γ^t` 折算。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是"最优值函数表 + 最优策略表"，`extras["policy"]` 可直接查。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
复杂度 `O(horizon × |S| × |A|)`。**状态空间是唯一瓶颈**——
|
|
||||||
如果 `|S| × holiday` 超过内存，要么精简状态离散化粒度，要么改成近似 DP。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> # 背包问题用 knapsack_dp 更直接；本函数用于"逐期决策"类题
|
|
||||||
>>> r = dynamic_programming(states, actions, trans, rew, horizon=10) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档：配完整函数卡片
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def knapsack_dp(weights: Any, values: Any, capacity: float) -> Any:
|
|
||||||
"""0-1 背包（动态规划模板，A 类，自己实现）。
|
|
||||||
|
|
||||||
复杂度 `O(n × capacity)`。`capacity` 在题面里是小数时先做单位缩放取整，
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||||||
否则 DP 表会大到装不下。
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||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
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|
||||||
`Result`：`params={"selected": 选中的下标}`，`metrics={"total_value", "total_weight"}`。
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|
||||||
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|
||||||
Examples
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||||||
--------
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||||||
>>> r = knapsack_dp(weights=[1, 3, 4, 5], values=[1, 4, 5, 7], capacity=7)
|
|
||||||
>>> r.metrics["total_value"]
|
|
||||||
9.0
|
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||||||
"""
|
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||||||
# TODO(L1) ★ S 档
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||||||
raise NotImplementedError
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||||||
|
|
||||||
|
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||||||
def simulated_annealing(
|
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||||||
objective: Callable[..., float],
|
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||||||
x0: Any,
|
|
||||||
bounds: Any = None,
|
|
||||||
temp0: float = 1.0,
|
|
||||||
cooling: float = 0.95,
|
|
||||||
n_iter: int = 1000,
|
|
||||||
sense: str = "min",
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
**kwargs: Any,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""模拟退火（A 类，自己实现）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
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|
||||||
----------
|
|
||||||
cooling:
|
|
||||||
降温系数，每步 `T *= cooling`。`0.95` 配 `n_iter=1000` 是保守默认值。
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||||||
temp0:
|
|
||||||
初始温度。**经验做法：取"随机扰动的典型劣化幅度"同量级**，
|
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||||||
太大等于随机游走，太小等于爬山。
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||||||
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|
||||||
Returns
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||||||
-------
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||||||
`Result`：`extras["history"]` 是每步的最优值轨迹，可直接喂给 `viz.plot_convergence`。
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||||||
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||||||
Notes
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||||||
-----
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||||||
* 必须记录收敛曲线并画出来——论文里"算法收敛性分析"那一节就靠它。
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||||||
* 结果对随机种子敏感，**至少跑 10 个种子**，报最好值 + 分布，
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||||||
只报一个种子的结果是不可信的。
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||||||
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|
||||||
Examples
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|
||||||
--------
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||||||
>>> r = simulated_annealing(lambda v: sum(x * x for x in v), x0=[3.0, 4.0], random_state=0) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档：配完整函数卡片
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
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||||||
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||||||
def pareto_front(points: Any, sense: str = "min") -> Any:
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||||||
"""从解集里筛出 Pareto 非支配解。
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|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`params={"mask": 布尔掩码, "rank": 每个解的支配层}`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
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|
||||||
-----
|
|
||||||
多目标问题的**后处理**入口。真正的 NSGA-II 求解器用 pymoo
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|
||||||
（`pip install "mcm-toolkit[moo]"`），本函数只负责"给定一组解，挑出前沿"。
|
|
||||||
它也是画 Pareto 前沿图的必要前置步骤。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,214 +0,0 @@
|
|||||||
"""敏感性分析与鲁棒性检验。
|
|
||||||
|
|
||||||
★ 建议做成招牌模块。原建议这一节方向完全正确，只是函数名偏多，
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|
||||||
已合并同义项、删掉 `grid_sweep`（`parameter_sweep` 的特例）。
|
|
||||||
|
|
||||||
论文里的"敏感性分析"一节基本就是这四个函数的组合：
|
|
||||||
局部扰动 → OAT 单因素扫描 → 多因素参数扫描 → 全局 Sobol/Morris。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from collections.abc import Callable
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"local_sensitivity",
|
|
||||||
"one_at_a_time",
|
|
||||||
"parameter_sweep",
|
|
||||||
"robustness_test",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def local_sensitivity(
|
|
||||||
model: Callable[..., Any],
|
|
||||||
params: Any,
|
|
||||||
step: float = 1e-4,
|
|
||||||
relative: bool = True,
|
|
||||||
**kwargs: Any,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""局部敏感性：各参数的偏导 / 弹性。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
relative:
|
|
||||||
`True` 时算弹性 `(∂y/∂p)·(p/y)`——**无量纲，可以跨参数比较**，
|
|
||||||
这是局部敏感性的正确做法；`False` 时是原始偏导（有量纲，只有同量纲参数之间可比）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是参数 → 弹性 的表，按绝对值降序。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
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||||||
-----
|
|
||||||
有限差分的步长是精度与截断误差的权衡：太大截断误差大，
|
|
||||||
太小被浮点误差淹没。`1e-4` 是稳健默认值；参数本身量级差很多时用相对步长。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> s = local_sensitivity(lambda p: p["a"] ** 2 * p["b"], {"a": 2.0, "b": 3.0}) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def one_at_a_time(
|
|
||||||
model: Callable[..., Any],
|
|
||||||
params: Any,
|
|
||||||
parameter: str | None = None,
|
|
||||||
values: Any = None,
|
|
||||||
n_points: int = 20,
|
|
||||||
span: float = 0.5,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""OAT（一次只动一个参数）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
parameter:
|
|
||||||
`None` 时对所有参数依次扫描。
|
|
||||||
span:
|
|
||||||
相对基准值的扫描范围，`0.5` 表示 ±50%。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是长表 `(parameter, value, output)`，配 `viz.plot` 直接出蛛网图/敏感性曲线。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
OAT 的**已知缺陷**：它看不见参数之间的交互作用。
|
|
||||||
如果两个参数是相乘关系（很常见），OAT 会严重低估整体敏感性——
|
|
||||||
论文里必须说明这一点，并补一个全局敏感性作为交叉验证。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def parameter_sweep(
|
|
||||||
model: Callable[..., Any],
|
|
||||||
ranges: dict[str, Any],
|
|
||||||
n_points: int = 20,
|
|
||||||
method: str = "grid",
|
|
||||||
n_samples: int = 1000,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""多参数扫描（合并了原建议的 `grid_sweep` 与 `random_parameter_sweep`）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
ranges:
|
|
||||||
`{"alpha": (0.1, 0.9), "beta": (0, 5)}`。
|
|
||||||
method:
|
|
||||||
`"grid"`：笛卡尔积，点数 = `n_points^d`，**维度一高就爆**（d=5, n=20 是 320 万次）；
|
|
||||||
`"lhs"`：拉丁超立方，维度高时用这个；
|
|
||||||
`"random"`：纯随机。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是 `(n_points^d, d + 1)` 的结果表，
|
|
||||||
`params["best"]` 是让目标最优的参数组合。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
`d >= 4` 时默认改走 `"lhs"`，否则 `n_points` 会被指数放大到跑不完。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = parameter_sweep(lambda a, b: -(a - 0.3) ** 2 - (b - 2) ** 2,
|
|
||||||
... {"a": (0, 1), "b": (0, 4)}, n_points=11) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def robustness_test(
|
|
||||||
model: Callable[..., Any],
|
|
||||||
scenarios: Any = None,
|
|
||||||
params: Any = None,
|
|
||||||
perturbation: float = 0.1,
|
|
||||||
n_samples: int = 1000,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""鲁棒性检验（合并了原建议的 `perturbation_test`）。
|
|
||||||
|
|
||||||
在参数上施加 ±`perturbation` 的随机扰动，看结论是否翻盘。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`metrics` 含 `"rank_stability"`（原结论在前 X% 的比例）、
|
|
||||||
`"conclusion_flip_rate"`（结论反转频率）。**这两个数字才是审稿人想看的。**
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
鲁棒性检验和敏感性分析不是一回事：
|
|
||||||
敏感性问"参数变了输出变多少"，鲁棒性问"参数变了**结论**还成立吗"。
|
|
||||||
论文里两节都要有，别混着写。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = robustness_test(model, params={"alpha": 0.5}, random_state=0) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def sobol_analyze(
|
|
||||||
model: Callable[..., Any],
|
|
||||||
bounds: Any,
|
|
||||||
n_samples: int = 1024,
|
|
||||||
calc_second_order: bool = False,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""Sobol 全局敏感性（底层 SALib，自己不要重写）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
bounds:
|
|
||||||
`{"alpha": (0, 1), "beta": (0, 5)}` 形式的参数上下界。
|
|
||||||
n_samples:
|
|
||||||
SALib 的基样本数 N；**实际模型调用次数是 `N·(2d + 2)`**
|
|
||||||
（二阶时更多），d=5、N=1024 就是 12288 次调用。先估一下模型单次耗时。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 含 `S1`（一阶）、`ST`（总效应）、`S2`（二阶，可选）三列。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
* `ST - S1` 的差距就是**交互作用**的大小——这正是 OAT 看不见的东西。
|
|
||||||
两者差得多，说明不能只看单因素。
|
|
||||||
* 需要 `pip install "mcm-toolkit[sensitivity]"`；缺 SALib 时本函数给出
|
|
||||||
可读的安装提示，而不是裸抛 `ModuleNotFoundError`。
|
|
||||||
* 费用高：**先做 OAT 缩小参数范围，再对少数关键参数做 Sobol**，
|
|
||||||
不要一上来就对全部参数做全局敏感性。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = sobol_analyze(model, bounds={"a": (0, 1), "b": (0, 5)}) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档：配完整函数卡片
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def morris_analyze(
|
|
||||||
model: Callable[..., Any],
|
|
||||||
bounds: Any,
|
|
||||||
n_trajectories: int = 10,
|
|
||||||
n_levels: int = 4,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""Morris 筛选法（底层 SALib）。
|
|
||||||
|
|
||||||
调用次数只与轨迹数成正比（`(d + 1) · n_trajectories`），比 Sobol 便宜一个量级，
|
|
||||||
适合**参数多但只需要找出"哪几个重要"**的筛选阶段。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 含 `mu`、`mu_star`（推荐看的）、`sigma` 三列。
|
|
||||||
`sigma` 大表示该参数的效应是非线性的或与其他参数有交互。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = morris_analyze(model, bounds={"a": (0, 1), "b": (0, 5)}) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,218 +0,0 @@
|
|||||||
"""随机模拟：Monte Carlo / 马尔可夫 / 随机游走 / 排队。
|
|
||||||
|
|
||||||
★ 本模块的 `monte_carlo` 与 `monte_carlo_integral` 是 S 档，建议自己实现。
|
|
||||||
原建议里的 `brownian_motion` `geometric_brownian_motion` 已删（niche），
|
|
||||||
`simulate_queue` 也已删（等于自己写一个离散事件仿真引擎，成本远高于收益）。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from collections.abc import Callable
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"markov_simulate",
|
|
||||||
"markov_steady_state",
|
|
||||||
"mm1_metrics",
|
|
||||||
"monte_carlo",
|
|
||||||
"monte_carlo_integral",
|
|
||||||
"monte_carlo_probability",
|
|
||||||
"random_walk",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def monte_carlo(
|
|
||||||
sampler: Callable[..., Any],
|
|
||||||
simulator: Callable[..., Any],
|
|
||||||
n: int = 10000,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
**kwargs: Any,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""通用蒙特卡洛：采样 → 仿真 → 汇总。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
sampler:
|
|
||||||
`f(rng, **kwargs) -> 一组参数`，例如从先验分布里抽参数。
|
|
||||||
simulator:
|
|
||||||
`f(params) -> float`，例如"给定参数下的年收益"。
|
|
||||||
n:
|
|
||||||
模拟次数。**必须向量化**：`simulator` 内部不要写 Python 循环，
|
|
||||||
否则 10^4 次能跑几分钟，10^6 次直接放弃。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是 `n` 个结果组成的数组，
|
|
||||||
`metrics={"mean", "std", "median", "p05", "p95", "ci_low", "ci_high"}`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
比赛里 Monte Carlo 的收敛速度是 `O(1/√n)`——
|
|
||||||
想少一半误差要 4 倍样本。所以论文里要给"区间随 n 收敛"的图，
|
|
||||||
证明 `n` 已经够大（这也是 `viz.plot_convergence` 的典型用法）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> import numpy as np
|
|
||||||
>>> r = monte_carlo(lambda rng, **k: rng.normal(0, 1), np.mean, n=1000, random_state=0)
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def monte_carlo_probability(
|
|
||||||
event: Callable[..., bool],
|
|
||||||
sampler: Callable[..., Any],
|
|
||||||
n: int = 10000,
|
|
||||||
confidence: float = 0.95,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""估计事件发生概率，并给出区间。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`metrics={"probability", "ci_low", "ci_high", "std_error"}`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
概率估计的相对误差 ≈ `1/√(n·p)`。**小概率事件（p < 1e-3）用朴素 MC 是不可行的**，
|
|
||||||
需要重要性采样或方差缩减——遇到这类题要提前意识到，别硬跑。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> import numpy as np
|
|
||||||
>>> r = monte_carlo_probability(lambda v: v > 0, lambda rng, **k: rng.normal(0, 1), n=2000, random_state=0)
|
|
||||||
>>> abs(r.metrics["probability"] - 0.5) < 0.1
|
|
||||||
True
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def monte_carlo_integral(
|
|
||||||
func: Callable[..., Any],
|
|
||||||
bounds: Any,
|
|
||||||
n: int = 10000,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""用蒙特卡洛求多重积分。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
bounds:
|
|
||||||
`[(lo, hi), ...]`，维度即积分重数。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
高维积分是 MC 相对网格法的**唯一绝对优势**：网格法误差 `O(h^{-d})` 随维度爆炸，
|
|
||||||
MC 始终是 `O(1/√n)`。三维以上优先考虑 MC。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> import numpy as np
|
|
||||||
>>> r = monte_carlo_integral(lambda X: X[:, 0] ** 2, bounds=[(0, 1)], n=200000, random_state=0)
|
|
||||||
>>> abs(r.data - 1 / 3) < 0.01
|
|
||||||
True
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档：配完整函数卡片
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def random_walk(
|
|
||||||
n_steps: int,
|
|
||||||
n_paths: int = 1,
|
|
||||||
step_sampler: Callable[..., Any] | None = None,
|
|
||||||
start: float = 0.0,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""随机游走轨迹。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
step_sampler:
|
|
||||||
`f(rng, size) -> 增量`，默认为 ±1 等概率（对称随机游走）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 形状 `(n_paths, n_steps + 1)`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = random_walk(n_steps=100, n_paths=5, random_state=0)
|
|
||||||
>>> r.data.shape
|
|
||||||
(5, 101)
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def markov_simulate(
|
|
||||||
transition: Any,
|
|
||||||
initial: Any,
|
|
||||||
steps: int = 100,
|
|
||||||
n_paths: int = 1,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""马尔可夫链模拟，返回状态序列。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def markov_steady_state(transition: Any, max_iter: int = 10000, tol: float = 1e-10) -> Any:
|
|
||||||
"""平稳分布。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
transition:
|
|
||||||
行随机矩阵（每行和为 1）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是平稳分布向量，`metrics={"converged", "iterations"}`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
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|
||||||
-----
|
|
||||||
用迭代法而不是特征分解：迭代法能顺便告诉你"收敛快不快"，
|
|
||||||
而收敛速度本身就是论文里值得写一句的性质。
|
|
||||||
**不可约 + 非周期**才有唯一平稳分布，周期链会不收敛，要检查。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> import numpy as np
|
|
||||||
>>> P = np.array([[0.9, 0.1], [0.2, 0.8]])
|
|
||||||
>>> r = markov_steady_state(P)
|
|
||||||
>>> bool(np.allclose(r.data, [2 / 3, 1 / 3], atol=1e-6))
|
|
||||||
True
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def mm1_metrics(arrival_rate: float, service_rate: float) -> Any:
|
|
||||||
"""M/M/1 排队系统的闭式指标。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
arrival_rate, service_rate:
|
|
||||||
到达率 λ 与服务率 μ。`λ >= μ` 时系统不稳定，队列长度无界——
|
|
||||||
这种情况下函数返回 `success=False` 并说明原因，而不是返回 `inf`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`metrics={"rho", "L", "Lq", "W", "Wq"}`
|
|
||||||
（系统利用率、系统内平均顾客数、队列长度、平均逗留时间、平均等待时间）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
M/M/1 是唯一值得手写的排队模型：公式是闭式的，10 行搞定。
|
|
||||||
多服务员（M/M/c）和一般服务时间分布（M/G/1）在美赛出现频率极低，
|
|
||||||
真遇到时现场用仿真做，不做通用封装。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = mm1_metrics(arrival_rate=2, service_rate=3)
|
|
||||||
>>> round(r.metrics["rho"], 4)
|
|
||||||
0.6667
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,32 +0,0 @@
|
|||||||
"""stats —— 描述统计、统计推断、bootstrap。
|
|
||||||
|
|
||||||
S 级模块。`bootstrap_ci` 建议自己实现一遍（S 档，配完整函数卡片）：
|
|
||||||
它是赛题里"没有解析解时怎么给区间"的通用答案。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from .bootstrap import bootstrap_ci, bootstrap_statistic
|
|
||||||
from .descriptive import coefficient_of_variation, describe, zscore
|
|
||||||
from .inference import (
|
|
||||||
anova,
|
|
||||||
chi_square_test,
|
|
||||||
confidence_interval,
|
|
||||||
correlation_matrix,
|
|
||||||
fit_distribution,
|
|
||||||
goodness_of_fit,
|
|
||||||
t_test,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"describe",
|
|
||||||
"zscore",
|
|
||||||
"coefficient_of_variation",
|
|
||||||
"correlation_matrix",
|
|
||||||
"confidence_interval",
|
|
||||||
"t_test",
|
|
||||||
"anova",
|
|
||||||
"chi_square_test",
|
|
||||||
"fit_distribution",
|
|
||||||
"goodness_of_fit",
|
|
||||||
"bootstrap_statistic",
|
|
||||||
"bootstrap_ci",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
@@ -1,71 +0,0 @@
|
|||||||
"""Bootstrap 重采样。
|
|
||||||
|
|
||||||
★ S 档模块：建议自己完整实现一遍。
|
|
||||||
它是"没有解析解时怎么给区间"的通用答案，赛题里出现频率极高，
|
|
||||||
而且实现只有几十行——投入产出比最高的一个算法。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from collections.abc import Callable
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["bootstrap_ci", "bootstrap_statistic"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def bootstrap_statistic(
|
|
||||||
x: Any,
|
|
||||||
statistic: Callable[..., float],
|
|
||||||
n_resamples: int = 10000,
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""返回 `n_resamples` 个重采样统计量组成的数组。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> import numpy as np
|
|
||||||
>>> vals = bootstrap_statistic([1, 2, 3, 4, 5], np.mean, n_resamples=200, random_state=0)
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1) ★ S 档
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def bootstrap_ci(
|
|
||||||
x: Any,
|
|
||||||
statistic: Callable[..., float] | None = None,
|
|
||||||
confidence: float = 0.95,
|
|
||||||
n_resamples: int = 10000,
|
|
||||||
method: str = "percentile",
|
|
||||||
random_state: int | None = None,
|
|
||||||
) -> Any:
|
|
||||||
"""用重采样给出任意统计量的置信区间。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
statistic:
|
|
||||||
任意把样本映射成标量的函数，默认 `np.mean`。
|
|
||||||
换成 `np.median` / `np.std` / 自定义的 `lambda s: s.max() - s.min()` 都能用，
|
|
||||||
这是 bootstrap 相对于 `mean ± z·s/√n` 的核心优势。
|
|
||||||
method:
|
|
||||||
`"percentile"`：直接取经验分布的 α/2 与 1-α/2 分位（最常用，默认）；
|
|
||||||
`"bca"`：偏差校正 + 加速，区间更准但慢，样本有偏时用。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`params={"estimate", "low", "high", "confidence", "n_resamples"}`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
* 重采样时必须**按块处理**，不要一次生成 `(10000, n)` 的整矩阵（n 大时会爆内存）。
|
|
||||||
* 样本量 n < 10 时 bootstrap 不可靠，先补数据。
|
|
||||||
* 比赛写论文时要注明：n_resamples、seed、用的是 percentile 还是 BCa。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> import numpy as np
|
|
||||||
>>> r = bootstrap_ci([1, 2, 3, 4, 5], np.median, random_state=0)
|
|
||||||
>>> r.params["low"] < 3 < r.params["high"]
|
|
||||||
True
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0) ★ S 档：配完整函数卡片
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,40 +0,0 @@
|
|||||||
"""描述统计。
|
|
||||||
|
|
||||||
每个函数都只是"一句话数学含义 + 一句话什么时候用"（A 档），
|
|
||||||
不单独写文档卡片。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["coefficient_of_variation", "describe", "zscore"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def describe(x: Any, weights: Any | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""一张表看完集中趋势、离散程度、偏度峰度、缺失情况。
|
|
||||||
|
|
||||||
`weights` 非空时给出加权均值与加权标准差（权重是"频数"或"重要性"时用）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
DataFrame，行是指标，列是被描述的变量。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> describe(df).loc["mean"] # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def zscore(x: Any, ddof: int = 0) -> Any:
|
|
||||||
"""标准化到 z 分数，顺带回答了"这个值离均值几个标准差"。"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def coefficient_of_variation(x: Any) -> float:
|
|
||||||
"""变异系数 `std / mean` —— 跨量纲比较"谁更波动"时的唯一正确做法。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,114 +0,0 @@
|
|||||||
"""统计推断：区间估计、假设检验、分布拟合。
|
|
||||||
|
|
||||||
原建议里的 `mean_test`/`proportion_test`/`distribution_pdf`/`distribution_cdf`/
|
|
||||||
`distribution_ppf`/`sample_distribution` 都是 scipy 的一行转发，已删。
|
|
||||||
需要 pdf/cdf/ppf 时，用 `fit_distribution(...).dist.pdf(...)` 即可。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"anova",
|
|
||||||
"chi_square_test",
|
|
||||||
"confidence_interval",
|
|
||||||
"correlation_matrix",
|
|
||||||
"fit_distribution",
|
|
||||||
"goodness_of_fit",
|
|
||||||
"t_test",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def correlation_matrix(data: Any, method: str = "pearson", min_periods: int = 1) -> Any:
|
|
||||||
"""相关矩阵 + 显著性星标。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
DataFrame，值 = 相关系数；`min_periods` 控制缺失值容差。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> correlation_matrix(df).round(3) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def confidence_interval(
|
|
||||||
x: Any,
|
|
||||||
confidence: float = 0.95,
|
|
||||||
method: str = "normal",
|
|
||||||
) -> tuple[float, float]:
|
|
||||||
"""均值或比例的置信区间。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
method:
|
|
||||||
`"normal"`：`mean ± z·s/√n`（n 大时用）；
|
|
||||||
`"t"`：小样本用 t 分布（更保守，n < 30 建议用这个）；
|
|
||||||
`"proportion"`：比例的标准误 `√(p(1-p)/n)`。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> lo, hi = confidence_interval([1, 2, 3, 4, 5], confidence=0.95)
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def t_test(a: Any, b: Any | None = None, value: float = 0.0, equal_var: bool = False, paired: bool = False, alpha: float = 0.05) -> Any:
|
|
||||||
"""t 检验。`b=None` 时是单样本检验。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
dict：`{"statistic", "pvalue", "df", "significant", "conclusion"}`。
|
|
||||||
`conclusion` 是一句能直接抄进论文的中文结论。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def anova(*groups: Any, alpha: float = 0.05) -> Any:
|
|
||||||
"""单因素方差分析：多组均值是否相同。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
dict：`{"F", "pvalue", "conclusion"}`。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def chi_square_test(observed: Any, expected: Any | None = None, alpha: float = 0.05) -> Any:
|
|
||||||
"""卡方检验：观察频数与期望频数是否一致（分类变量的独立性 / 拟合优度）。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def fit_distribution(x: Any, candidates: tuple[str, ...] = ("norm", "lognorm", "gamma", "expon", "uniform")) -> Any:
|
|
||||||
"""对候选分布逐个拟合，按 AIC（或 KS 统计量）排序。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
`Result`：`data` 是排好序的候选表；`params["best"]` 是最优分布名，
|
|
||||||
`extras["dist"]` 是可直接调 `.pdf / .cdf / .ppf / `.rvs` 的 scipy 分布对象。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
这是"反正态题"的标准做法：先看图 → 候选分布拟合 → 比较 AIC → 做 KS 检验。
|
|
||||||
|
|
||||||
Examples
|
|
||||||
--------
|
|
||||||
>>> r = fit_distribution(data) # doctest: +SKIP
|
|
||||||
>>> r.params["best"] # doctest: +SKIP
|
|
||||||
'lognorm'
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def goodness_of_fit(x: Any, dist: str = "norm", method: str = "ks") -> Any:
|
|
||||||
"""拟合优度检验：`"ks"`（连续）/ `"chi2"`（分箱）。"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,21 +0,0 @@
|
|||||||
"""viz —— 出图与出表（论文产出的最后一公里）。
|
|
||||||
|
|
||||||
原建议把 `visualization/` 拆成 5 个文件、13 个 `plot_*` 函数。
|
|
||||||
但每个 `plot_*` 本质上都是"在 ax 上加两行"，拆开后
|
|
||||||
**改一次全局样式要改 13 处**，而且 13 个名字谁也记不住。
|
|
||||||
合并为 `plot(kind=...)` + 3 个有真实逻辑的专用图。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from .export import save_figure, save_table
|
|
||||||
from .plot import plot, plot_convergence, plot_correlation_matrix, plot_residuals
|
|
||||||
from .style import mcm_style
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = [
|
|
||||||
"mcm_style",
|
|
||||||
"plot",
|
|
||||||
"plot_correlation_matrix",
|
|
||||||
"plot_residuals",
|
|
||||||
"plot_convergence",
|
|
||||||
"save_figure",
|
|
||||||
"save_table",
|
|
||||||
]
|
|
||||||
@@ -1,74 +0,0 @@
|
|||||||
"""图表导出。
|
|
||||||
|
|
||||||
工具箱的最终消费者是**论文**，所以这一层不是"附赠功能"，
|
|
||||||
而是原建议里最被低估的部分（它只给了一句 `save_figure`）。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from pathlib import Path
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["save_figure", "save_table"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def save_figure(
|
|
||||||
fig: Any,
|
|
||||||
path: str | Path,
|
|
||||||
dpi: int = 300,
|
|
||||||
formats: tuple[str, ...] = ("png", "pdf"),
|
|
||||||
bbox_inches: str = "tight",
|
|
||||||
transparent: bool = False,
|
|
||||||
) -> list[Path]:
|
|
||||||
"""保存图，默认同时出 PNG（预览用）和 PDF（LaTeX 插图用）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
|
|
||||||
formats:
|
|
||||||
美赛论文如果用 LaTeX 排版，**矢量图（PDF/EPS）比 PNG 清晰得多**，
|
|
||||||
所以默认两种都出。
|
|
||||||
|
|
||||||
Returns
|
|
||||||
-------
|
|
||||||
实际写出的文件路径列表。
|
|
||||||
|
|
||||||
Notes
|
|
||||||
-----
|
|
||||||
建议配合项目的 figure 目录约定：`figures/fig{序号}_{短名}.pdf`，
|
|
||||||
图号与正文引用一一对应，最后核对时不容易错位。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L0)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def save_table(
|
|
||||||
df: Any,
|
|
||||||
path: str | Path,
|
|
||||||
fmt: tuple[str, ...] = ("csv", "latex", "markdown"),
|
|
||||||
caption: str | None = None,
|
|
||||||
label: str | None = None,
|
|
||||||
float_format: str = "%.4f",
|
|
||||||
index: bool = True,
|
|
||||||
) -> list[Path]:
|
|
||||||
r"""导出结果表，默认同时出 CSV + LaTeX + Markdown。
|
|
||||||
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||||||
这是**节省时间最多的一个函数**：`compare_models`、`parameter_sweep`、
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||||||
`topsis` 的结果都能直接 `save_table(r.data, "tab3_model_compare")`，
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||||||
然后把 LaTeX 片段粘进论文，不用手工敲表格。
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||||||
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||||||
Parameters
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||||||
----------
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||||||
caption / label:
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||||||
写进 LaTeX 的 `\caption{}` 与 `\label{}`，
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表号与正文 `\ref{}` 的对应关系就不会断。
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||||||
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||||||
Returns
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-------
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实际写出的文件路径列表。
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||||||
Examples
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--------
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||||||
>>> paths = save_table(df, "tables/tab2", caption="模型对比") # doctest: +SKIP
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||||||
"""
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||||||
# TODO(L1)
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||||||
raise NotImplementedError
|
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||||||
@@ -1,79 +0,0 @@
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|||||||
"""绘图。
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||||||
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||||||
`plot` 是一个通用入口，按 `kind` 分派；三个专用图有真实的额外逻辑
|
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||||||
（显著性星标、残差诊断、收敛曲线），所以单独保留。
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||||||
"""
|
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||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["plot", "plot_convergence", "plot_correlation_matrix", "plot_residuals"]
|
|
||||||
|
|
||||||
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|
||||||
def plot(
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||||||
x: Any = None,
|
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||||||
y: Any = None,
|
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||||||
kind: str = "line",
|
|
||||||
ax: Any = None,
|
|
||||||
labels: Any = None,
|
|
||||||
title: str | None = None,
|
|
||||||
xlabel: str | None = None,
|
|
||||||
ylabel: str | None = None,
|
|
||||||
**kwargs: Any,
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|
||||||
) -> Any:
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|
||||||
"""通用绘图入口。
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||||||
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||||||
Parameters
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||||||
----------
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||||||
kind:
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||||||
`"line"` / `"scatter"` / `"hist"` / `"box"` / `"bar"` / `"heatmap"` / `"pie"`。
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||||||
ax:
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||||||
传入已有 axes 就在上面画（多子图场景）；`None` 时新建 figure。
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||||||
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||||||
Returns
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||||||
-------
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||||||
符合"创建—绘制—保存"三段的 `(fig, ax)`，交给 :func:`save_figure`。
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||||||
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|
||||||
Examples
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|
||||||
--------
|
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||||||
>>> fig, ax = plot([1, 2, 3], [1, 4, 9], kind="line") # doctest: +SKIP
|
|
||||||
"""
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|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def plot_correlation_matrix(data: Any, method: str = "pearson", annot: bool = True, significance: bool = True) -> Any:
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|
||||||
"""相关矩阵热图。
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|
||||||
|
|
||||||
`significance=True` 时在不显著的格子（`p > 0.05`）上打叉。
|
|
||||||
这比只画颜色有意义得多——**不显著的相关性画出来是误导**。
|
|
||||||
"""
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|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def plot_residuals(y_true: Any, y_pred: Any, n_features: int | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""残差诊断四联图：残差-拟合值、Q-Q 图、直方图、残差-序。
|
|
||||||
|
|
||||||
拟合完模型**第一件事就是看这个**：
|
|
||||||
* 残差-拟合值有漏斗形 → 异方差，考虑加权最小二乘或对数变换；
|
|
||||||
* Q-Q 图偏离直线 → 正态性假设不成立，区间估计要改用 bootstrap；
|
|
||||||
* 残差有周期性 → 漏了时间/结构项。
|
|
||||||
|
|
||||||
这三个诊断结论是论文"模型检验"一节的素材，比只报一个 R² 有说服力。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def plot_convergence(history: Any, ax: Any = None, labels: Any = None, log: bool = False, reference: float | None = None) -> Any:
|
|
||||||
"""收敛曲线。
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|
||||||
|
|
||||||
`history` 可以是迭代轨迹数组、也接受 `Result.extras["history"]`
|
|
||||||
（`simulated_annealing` 与 `monte_carlo` 都会填这个字段）。
|
|
||||||
`reference` 传入解析解时会把真值画成虚线，
|
|
||||||
用于"MC 积分误差随 n 收敛"这类图——这是证明 `n` 选得合理的标准做法。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
@@ -1,40 +0,0 @@
|
|||||||
"""统一图样式。
|
|
||||||
|
|
||||||
美赛送稿要求：**双栏排版、字号不能太小、图必须能在黑白打印下区分**。
|
|
||||||
把这些要求固化成一次调用，比每次手调 rcParams 靠谱。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
from typing import Any
|
|
||||||
|
|
||||||
__all__ = ["mcm_style"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def mcm_style(palette: str = "colorblind", dpi: int = 300, font_size: float = 9.0, **overrides: Any) -> Any:
|
|
||||||
"""设置全局绘图样式，返回 matplotlib rcParams（便于 `with` 临时切换）。
|
|
||||||
|
|
||||||
Parameters
|
|
||||||
----------
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|
||||||
palette:
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|
||||||
`"colorblind"`（默认，色盲友好且黑白打印可辨）/ `"muted"` / `"deep"`。
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|
||||||
dpi:
|
|
||||||
默认 300 —— 美赛送稿的 DPI 底线，低于这个值的图放大后会糊。
|
|
||||||
font_size:
|
|
||||||
默认 9pt。**双栏排版下字号小于 8pt 就会被评审认为是"塞图"**。
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|
||||||
|
|
||||||
Notes
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||||||
-----
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||||||
* 中文标签需要设置中文字体（`SimHei` / `Microsoft YaHei`），
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||||||
否则 matplotlib 会画一堆方块；本函数会尝试自动选择可用中文字体。
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||||||
* 论文用图建议**只用线型 + 标记区分**，不要只靠颜色。
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||||||
|
|
||||||
Examples
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||||||
--------
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||||||
>>> import matplotlib
|
|
||||||
>>> mcm_style()
|
|
||||||
>>> matplotlib.rcParams["figure.dpi"]
|
|
||||||
300.0
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
# TODO(L1)
|
|
||||||
raise NotImplementedError
|
|
||||||
Whitespace-only changes.
@@ -1,32 +0,0 @@
|
|||||||
"""pytest 公共夹具。"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
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||||||
import numpy as np
|
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||||||
import pytest
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@pytest.fixture
|
|
||||||
def rng():
|
|
||||||
"""固定种子的随机数生成器——所有含随机的测试都必须用它，保证可复现。"""
|
|
||||||
return np.random.default_rng(20260101)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@pytest.fixture
|
|
||||||
def linear_data(rng):
|
|
||||||
"""带噪声的线性数据，用于回归类测试（真值 y = 2x + 1）。"""
|
|
||||||
x = rng.uniform(-5, 5, size=200)
|
|
||||||
y = 2.0 * x + 1.0 + rng.normal(0, 0.1, size=200)
|
|
||||||
return x, y
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@pytest.fixture
|
|
||||||
def decision_matrix():
|
|
||||||
"""3 个方案 × 4 个指标的决策矩阵，用于评价类测试。"""
|
|
||||||
return np.array(
|
|
||||||
[
|
|
||||||
[9.0, 0.3, 120.0, 8.5],
|
|
||||||
[7.5, 0.5, 90.0, 9.0],
|
|
||||||
[8.8, 0.2, 150.0, 7.0],
|
|
||||||
]
|
|
||||||
)
|
|
||||||
@@ -1,67 +0,0 @@
|
|||||||
"""公开 API 契约测试。
|
|
||||||
|
|
||||||
这组测试**不测算法本身**，只守两件事：
|
|
||||||
1. `__all__` 里承诺的名字，必须真的存在且可调用；
|
|
||||||
2. 子包的导出必须与顶层一致。
|
|
||||||
|
|
||||||
它现在就能通过，并且在后续实现过程中会立刻抓到"改了导出忘了改 `__all__`"这类问题。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
import importlib
|
|
||||||
|
|
||||||
import pytest
|
|
||||||
|
|
||||||
import mcm_toolkit as mcm
|
|
||||||
|
|
||||||
SUBPACKAGES = ["core", "data", "stats", "models", "solve", "decision", "viz"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_version_is_string():
|
|
||||||
assert isinstance(mcm.__version__, str)
|
|
||||||
assert mcm.__version__.count(".") == 2
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@pytest.mark.parametrize("name", SUBPACKAGES)
|
|
||||||
def test_subpackage_importable(name):
|
|
||||||
mod = importlib.import_module(f"mcm_toolkit.{name}")
|
|
||||||
assert hasattr(mod, "__all__"), f"mcm_toolkit.{name} 缺 __all__"
|
|
||||||
assert hasattr(mcm, name), f"顶层未导出子包 {name}"
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@pytest.mark.parametrize("name", SUBPACKAGES)
|
|
||||||
def test_subpackage_all_resolves(name):
|
|
||||||
mod = importlib.import_module(f"mcm_toolkit.{name}")
|
|
||||||
missing = [n for n in mod.__all__ if not hasattr(mod, n)]
|
|
||||||
assert not missing, f"mcm_toolkit.{name}.__all__ 里有不存在的名字：{missing}"
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_toplevel_all_resolves():
|
|
||||||
missing = [n for n in mcm.__all__ if not hasattr(mcm, n)]
|
|
||||||
assert not missing, f"顶层 __all__ 里有不存在的名字：{missing}"
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_toplevel_shortcuts_are_callable():
|
|
||||||
for name in ["monte_carlo", "bootstrap_ci", "parameter_sweep", "topsis", "compare_models"]:
|
|
||||||
assert callable(getattr(mcm, name)), f"{name} 应当是可调用的快捷函数"
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_no_star_import_pollution():
|
|
||||||
"""顶层不应把子包内部的函数全部摊平——只允许 __all__ 里那批。"""
|
|
||||||
allowed = set(mcm.__all__) | {"annotations"} # annotations 来自 __future__ 导入
|
|
||||||
leaked = [n for n in dir(mcm) if not n.startswith("_") and n not in allowed]
|
|
||||||
assert not leaked, f"顶层出现了 __all__ 之外的公开名字：{leaked}"
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_result_dataclass_defaults():
|
|
||||||
r = mcm.Result("demo")
|
|
||||||
assert r.success is True
|
|
||||||
assert r.params is None
|
|
||||||
assert r.metrics is None
|
|
||||||
assert r.message == ""
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_random_helpers_exist():
|
|
||||||
assert callable(mcm.set_seed)
|
|
||||||
assert callable(mcm.get_rng)
|
|
||||||
@@ -1,69 +0,0 @@
|
|||||||
"""core 包测试。
|
|
||||||
|
|
||||||
TODO(L0)：实现后去掉 skip 标记。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
import pytest
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@pytest.mark.skip(reason="未实现：见 docs/03-roadmap.md L0")
|
|
||||||
class TestRandom:
|
|
||||||
def test_get_rng_is_reproducible(self):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.core import get_rng
|
|
||||||
|
|
||||||
assert get_rng(42).random() == get_rng(42).random()
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_get_rng_passes_through_generator(self):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.core import get_rng
|
|
||||||
|
|
||||||
g = np.random.default_rng(0)
|
|
||||||
assert get_rng(g) is g
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_set_seed_makes_global_reproducible(self):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.core import set_seed
|
|
||||||
|
|
||||||
set_seed(7)
|
|
||||||
a = np.random.default_rng(7).random()
|
|
||||||
set_seed(7)
|
|
||||||
b = np.random.default_rng(7).random()
|
|
||||||
assert a == b
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@pytest.mark.skip(reason="未实现：见 docs/03-roadmap.md L0")
|
|
||||||
class TestValidate:
|
|
||||||
def test_check_same_length_raises_with_detail(self):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.core import check_same_length
|
|
||||||
|
|
||||||
with pytest.raises(ValueError, match=r"2.*3|长度"):
|
|
||||||
check_same_length([1, 2], [1, 2, 3])
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_check_array_rejects_nan(self):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.core import check_array
|
|
||||||
|
|
||||||
with pytest.raises(ValueError):
|
|
||||||
check_array([1.0, np.nan, 2.0], finite=True)
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_check_probability_bounds(self):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.core import check_probability
|
|
||||||
|
|
||||||
assert check_probability(0.5) == 0.5
|
|
||||||
with pytest.raises(ValueError):
|
|
||||||
check_probability(1.5)
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_check_square_matrix(self):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.core import check_square_matrix
|
|
||||||
|
|
||||||
check_square_matrix([[1, 2], [3, 4]])
|
|
||||||
with pytest.raises(ValueError):
|
|
||||||
check_square_matrix([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@pytest.mark.skip(reason="未实现：见 docs/03-roadmap.md L0")
|
|
||||||
def test_result_repr_is_readable():
|
|
||||||
from mcm_toolkit.core import Result
|
|
||||||
|
|
||||||
text = repr(Result("demo", params={"a": 1}, metrics={"r2": 0.9}))
|
|
||||||
assert "demo" in text and "r2" in text
|
|
||||||
@@ -1,65 +0,0 @@
|
|||||||
"""data 包测试。"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
import pytest
|
|
||||||
|
|
||||||
pytestmark = pytest.mark.skip(reason="未实现：见 docs/03-roadmap.md L0/L1")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_detect_outliers_finds_planted_points():
|
|
||||||
"""人工埋 3 个离群点，IQR 法应正好命中 3 个。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.data import detect_outliers
|
|
||||||
|
|
||||||
x = np.concatenate([np.arange(100.0), [1e6, -1e6, 1e7]])
|
|
||||||
mask = np.asarray(detect_outliers(x, method="iqr"))
|
|
||||||
assert mask.sum() == 3
|
|
||||||
assert mask[-3:].all()
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_detect_outliers_returns_mask_not_filtered_data():
|
|
||||||
"""约定：只标不删——返回与原数据同形的布尔掩码。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.data import detect_outliers
|
|
||||||
|
|
||||||
x = np.arange(50.0)
|
|
||||||
mask = np.asarray(detect_outliers(x, method="zscore"))
|
|
||||||
assert mask.shape == x.shape
|
|
||||||
assert mask.dtype == bool
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_normalize_minmax_range(rng):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.data import normalize
|
|
||||||
|
|
||||||
x = rng.normal(size=(50, 3))
|
|
||||||
out = np.asarray(normalize(x, method="minmax"))
|
|
||||||
assert np.allclose(out.min(axis=0), 0.0)
|
|
||||||
assert np.allclose(out.max(axis=0), 1.0)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_standardize_has_zero_mean_unit_std(rng):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.data import standardize
|
|
||||||
|
|
||||||
x = rng.normal(5, 3, size=1000)
|
|
||||||
out = np.asarray(standardize(x))
|
|
||||||
assert abs(out.mean()) < 1e-9
|
|
||||||
assert abs(out.std() - 1.0) < 1e-9
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_train_test_split_sizes_and_no_overlap(rng):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.data import train_test_split
|
|
||||||
|
|
||||||
X = rng.normal(size=(100, 2))
|
|
||||||
Xtr, Xte = train_test_split(X, test_size=0.2, random_state=0)
|
|
||||||
assert len(Xtr) == 80 and len(Xte) == 20
|
|
||||||
assert len({tuple(r) for r in Xtr} & {tuple(r) for r in Xte}) == 0
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_load_table_detects_gbk(tmp_path):
|
|
||||||
"""国内赛题数据常见 GBK，编码探测必须能兜住。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.data import load_table
|
|
||||||
|
|
||||||
p = tmp_path / "gbk.csv"
|
|
||||||
p.write_bytes("城市,人口\n北京,2189\n".encode("gbk"))
|
|
||||||
df = load_table(p)
|
|
||||||
assert list(df.columns) == ["城市", "人口"]
|
|
||||||
@@ -1,79 +0,0 @@
|
|||||||
"""decision 包测试。"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
import pytest
|
|
||||||
|
|
||||||
pytestmark = pytest.mark.skip(reason="未实现：见 docs/03-roadmap.md L1")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_topsis_ranks_dominated_alternative_last():
|
|
||||||
"""一个在所有指标上都最差的方案，TOPSIS 必须排最后。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.decision import topsis
|
|
||||||
|
|
||||||
X = np.array(
|
|
||||||
[
|
|
||||||
[9.0, 8.0, 7.0], # 全面最优
|
|
||||||
[5.0, 5.0, 5.0], # 中等
|
|
||||||
[1.0, 1.0, 1.0], # 全面最差
|
|
||||||
]
|
|
||||||
)
|
|
||||||
r = topsis(X, benefit_columns=[0, 1, 2])
|
|
||||||
ranks = dict(zip(range(3), r.data["rank"], strict=False))
|
|
||||||
assert ranks[0] == 1
|
|
||||||
assert ranks[2] == 3
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_topsis_direction_flips_result():
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||||||
"""把某列从效益型改成成本型，排名必须变——方向不能静默搞错。"""
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|
||||||
from mcm_toolkit.decision import topsis
|
|
||||||
|
|
||||||
X = np.array([[9.0, 1.0], [1.0, 9.0]])
|
|
||||||
a = topsis(X, benefit_columns=[0, 1])
|
|
||||||
b = topsis(X, benefit_columns=[0])
|
|
||||||
assert list(a.data["rank"]) != list(b.data["rank"])
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_entropy_weights_sum_to_one_and_prefers_dispersed_column(rng):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.decision import entropy_weights
|
|
||||||
|
|
||||||
X = np.column_stack([rng.normal(size=50), np.ones(50)]) # 第二列无差异
|
|
||||||
r = entropy_weights(X)
|
|
||||||
assert np.isclose(r.params["weights"].sum(), 1.0)
|
|
||||||
assert r.params["weights"][0] > r.params["weights"][1]
|
|
||||||
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||||||
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|
||||||
def test_entropy_weights_handles_zero_and_negative():
|
|
||||||
"""熵权法的三个坑之一：零值不能产生 NaN。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.decision import entropy_weights
|
|
||||||
|
|
||||||
r = entropy_weights(np.array([[0.0, 1.0], [1.0, 2.0], [2.0, 0.0]]))
|
|
||||||
assert np.isfinite(r.params["weights"]).all()
|
|
||||||
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||||||
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||||||
def test_ahp_consistency_for_consistent_matrix():
|
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||||||
"""完全一致的判断矩阵 CR 应接近 0。"""
|
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||||||
from mcm_toolkit.decision import ahp_weights
|
|
||||||
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||||||
A = np.array([[1, 2, 4], [0.5, 1, 2], [0.25, 0.5, 1]], dtype=float)
|
|
||||||
r = ahp_weights(A)
|
|
||||||
assert r.metrics["CR"] < 0.01
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_ahp_weights_match_geometric_mean_for_consistent_matrix():
|
|
||||||
from mcm_toolkit.decision import ahp_weights
|
|
||||||
|
|
||||||
A = np.array([[1, 2, 4], [0.5, 1, 2], [0.25, 0.5, 1]], dtype=float)
|
|
||||||
r = ahp_weights(A)
|
|
||||||
geo = (A.prod(axis=1)) ** (1 / 3)
|
|
||||||
assert np.allclose(r.params["weights"], geo / geo.sum(), atol=1e-3)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_gm11_fits_exponential_sequence():
|
|
||||||
"""GM(1,1) 对纯指数序列应拟合得极好。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.decision import gm11_fit_predict
|
|
||||||
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||||||
series = [2.0 * 1.1**k for k in range(6)]
|
|
||||||
r = gm11_fit_predict(series, steps=2)
|
|
||||||
assert r.metrics["c_ratio"] < 0.35 # 后验差一级
|
|
||||||
@@ -1,58 +0,0 @@
|
|||||||
"""models 包测试。"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
import pytest
|
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||||||
|
|
||||||
pytestmark = pytest.mark.skip(reason="未实现：见 docs/03-roadmap.md L1")
|
|
||||||
|
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||||||
|
|
||||||
def test_fit_linear_recovers_known_coefficients(linear_data):
|
|
||||||
"""真值 y = 2x + 1，拟合系数应在 1% 内。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.models import fit_linear
|
|
||||||
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|
||||||
x, y = linear_data
|
|
||||||
r = fit_linear(x.reshape(-1, 1), y)
|
|
||||||
assert np.isclose(r.params["coef"][0], 2.0, rtol=0.01)
|
|
||||||
assert np.isclose(r.params["intercept"], 1.0, atol=0.05)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_fit_polynomial_matches_numpy(linear_data):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.models import fit_polynomial
|
|
||||||
|
|
||||||
x, y = linear_data
|
|
||||||
r = fit_polynomial(x.reshape(-1, 1), y, degree=2)
|
|
||||||
assert np.allclose(r.params["coef"], np.polyfit(x, y, 2), rtol=1e-6)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_metrics_known_values():
|
|
||||||
from mcm_toolkit.models import mae, r2_score, rmse
|
|
||||||
|
|
||||||
y_true = np.array([1.0, 2.0, 3.0])
|
|
||||||
y_pred = np.array([1.0, 2.0, 5.0])
|
|
||||||
assert np.isclose(rmse(y_true, y_pred), np.sqrt(4 / 3))
|
|
||||||
assert np.isclose(mae(y_true, y_pred), 2 / 3)
|
|
||||||
assert r2_score(y_true, y_pred) < 1.0
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_r2_is_one_for_perfect_fit():
|
|
||||||
from mcm_toolkit.models import r2_score
|
|
||||||
|
|
||||||
y = np.array([1.0, 2.0, 3.0, 4.0])
|
|
||||||
assert np.isclose(r2_score(y, y), 1.0)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_compare_models_returns_table_sorted_by_first_metric(linear_data):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.models import compare_models, fit_linear, fit_polynomial
|
|
||||||
|
|
||||||
x, y = linear_data
|
|
||||||
X = x.reshape(-1, 1)
|
|
||||||
tbl = compare_models(
|
|
||||||
{"linear": fit_linear(X, y), "poly2": fit_polynomial(X, y, degree=2)},
|
|
||||||
X,
|
|
||||||
y,
|
|
||||||
cv=0,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
assert set(tbl.index) >= {"linear", "poly2"}
|
|
||||||
assert "rmse" in tbl.columns
|
|
||||||
@@ -1,85 +0,0 @@
|
|||||||
"""solve 包测试。"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
import pytest
|
|
||||||
|
|
||||||
pytestmark = pytest.mark.skip(reason="未实现：见 docs/03-roadmap.md L0/L1")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_monte_carlo_integral_converges_to_analytic_value():
|
|
||||||
"""∫₀¹ x² dx = 1/3。n=2e5 时误差应 < 0.01。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import monte_carlo_integral
|
|
||||||
|
|
||||||
r = monte_carlo_integral(lambda X: X[:, 0] ** 2, bounds=[(0, 1)], n=200_000, random_state=0)
|
|
||||||
assert abs(r.data - 1 / 3) < 0.01
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_monte_carlo_probability_of_standard_normal():
|
|
||||||
"""P(Z > 0) = 0.5，n=5000 时误差应 < 0.05。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import monte_carlo_probability
|
|
||||||
|
|
||||||
r = monte_carlo_probability(
|
|
||||||
lambda z: z > 0,
|
|
||||||
lambda rng, **kw: rng.standard_normal(),
|
|
||||||
n=5000,
|
|
||||||
random_state=0,
|
|
||||||
)
|
|
||||||
assert abs(r.metrics["probability"] - 0.5) < 0.05
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_monte_carlo_is_reproducible():
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import monte_carlo_probability
|
|
||||||
|
|
||||||
args = (lambda z: z > 0, lambda rng, **kw: rng.standard_normal())
|
|
||||||
a = monte_carlo_probability(*args, n=1000, random_state=9)
|
|
||||||
b = monte_carlo_probability(*args, n=1000, random_state=9)
|
|
||||||
assert a.metrics["probability"] == b.metrics["probability"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_markov_steady_state_two_state_chain():
|
|
||||||
"""P=[[0.9,0.1],[0.2,0.8]] 的平稳分布是 [2/3, 1/3]。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import markov_steady_state
|
|
||||||
|
|
||||||
r = markov_steady_state(np.array([[0.9, 0.1], [0.2, 0.8]]))
|
|
||||||
assert np.allclose(r.data, [2 / 3, 1 / 3], atol=1e-6)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_knapsack_dp_known_optimum():
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import knapsack_dp
|
|
||||||
|
|
||||||
r = knapsack_dp(weights=[1, 3, 4, 5], values=[1, 4, 5, 7], capacity=7)
|
|
||||||
assert np.isclose(r.metrics["total_value"], 9.0)
|
|
||||||
assert np.isclose(r.metrics["total_weight"], 7.0)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_linear_program_basic():
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import linear_program
|
|
||||||
|
|
||||||
r = linear_program(c=[1, 2], A_ub=[[1, 1]], b_ub=[4], bounds=[(0, None)] * 2)
|
|
||||||
assert r.success
|
|
||||||
assert np.isclose(r.metrics["objective"], 4.0)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_mm1_metrics_closed_form():
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import mm1_metrics
|
|
||||||
|
|
||||||
r = mm1_metrics(arrival_rate=2, service_rate=3)
|
|
||||||
assert np.isclose(r.metrics["rho"], 2 / 3, rtol=1e-6)
|
|
||||||
assert np.isclose(r.metrics["L"], 2.0, rtol=1e-6)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_mm1_rejects_unstable_system():
|
|
||||||
"""λ >= μ 时系统不稳定，应 success=False 而不是返回 inf。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import mm1_metrics
|
|
||||||
|
|
||||||
assert mm1_metrics(arrival_rate=3, service_rate=3).success is False
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_simulated_annealing_finds_quadratic_minimum():
|
|
||||||
from mcm_toolkit.solve import simulated_annealing
|
|
||||||
|
|
||||||
f = lambda v: (v[0] - 3.0) ** 2 + (v[1] + 1.0) ** 2 # noqa: E731
|
|
||||||
r = simulated_annealing(f, x0=[0.0, 0.0], n_iter=5000, random_state=0)
|
|
||||||
assert np.allclose(r.params["x"], [3.0, -1.0], atol=0.1)
|
|
||||||
@@ -1,67 +0,0 @@
|
|||||||
"""stats 包测试。
|
|
||||||
|
|
||||||
原则（见 docs/02-architecture.md §5）：**测已知解析解，不测实现细节**。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
import numpy as np
|
|
||||||
import pytest
|
|
||||||
|
|
||||||
pytestmark = pytest.mark.skip(reason="未实现：见 docs/03-roadmap.md L1")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_bootstrap_ci_matches_normal_theory_on_large_n(rng):
|
|
||||||
"""大样本下 bootstrap 百分位区间应逼近正态解析区间（±10% 容差）。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.stats import bootstrap_ci
|
|
||||||
|
|
||||||
x = rng.normal(10, 2, size=5000)
|
|
||||||
r = bootstrap_ci(x, statistic=np.mean, confidence=0.95, n_resamples=5000, random_state=0)
|
|
||||||
se = x.std(ddof=1) / np.sqrt(x.size)
|
|
||||||
assert abs((r.params["high"] - r.params["low"]) - 2 * 1.96 * se) < 0.1 * 2 * 1.96 * se
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_bootstrap_ci_works_for_arbitrary_statistic(rng):
|
|
||||||
"""bootstrap 的核心价值：任意统计量都能给区间（这里用中位数）。"""
|
|
||||||
from mcm_toolkit.stats import bootstrap_ci
|
|
||||||
|
|
||||||
x = rng.lognormal(0, 1, size=2000)
|
|
||||||
r = bootstrap_ci(x, statistic=np.median, random_state=0)
|
|
||||||
assert r.params["low"] < r.params["high"]
|
|
||||||
assert r.params["low"] < np.median(x) < r.params["high"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_bootstrap_ci_is_reproducible(rng):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.stats import bootstrap_ci
|
|
||||||
|
|
||||||
x = rng.normal(size=500)
|
|
||||||
a = bootstrap_ci(x, statistic=np.mean, random_state=123)
|
|
||||||
b = bootstrap_ci(x, statistic=np.mean, random_state=123)
|
|
||||||
assert a.params["low"] == b.params["low"]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_confidence_interval_matches_scipy(rng):
|
|
||||||
from scipy import stats
|
|
||||||
|
|
||||||
from mcm_toolkit.stats import confidence_interval
|
|
||||||
|
|
||||||
x = rng.normal(5, 1, size=50)
|
|
||||||
lo, hi = confidence_interval(x, confidence=0.95, method="t")
|
|
||||||
ref = stats.t.interval(0.95, len(x) - 1, loc=x.mean(), scale=stats.sem(x))
|
|
||||||
assert np.allclose([lo, hi], ref, rtol=1e-6)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_correlation_matrix_diagonal_is_one(rng):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.stats import correlation_matrix
|
|
||||||
|
|
||||||
x = rng.normal(size=(200, 4))
|
|
||||||
c = correlation_matrix(x)
|
|
||||||
assert np.allclose(np.diag(np.asarray(c)), 1.0)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_describe_reports_expected_keys(rng):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.stats import describe
|
|
||||||
|
|
||||||
table = describe(rng.normal(size=(100, 3)))
|
|
||||||
for key in ["mean", "std", "min", "max", "median"]:
|
|
||||||
assert key in table.index
|
|
||||||
@@ -1,52 +0,0 @@
|
|||||||
"""viz 包测试。
|
|
||||||
|
|
||||||
绘图测试不比对像素——只验证"能画出来、能存成文件、尺寸符合美赛要求"。
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
|
|
||||||
from __future__ import annotations
|
|
||||||
|
|
||||||
import matplotlib
|
|
||||||
|
|
||||||
matplotlib.use("Agg")
|
|
||||||
|
|
||||||
import pytest
|
|
||||||
|
|
||||||
pytestmark = pytest.mark.skip(reason="未实现：见 docs/03-roadmap.md L0/L1")
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@pytest.mark.parametrize("kind", ["line", "scatter", "hist", "box", "bar"])
|
|
||||||
def test_plot_kinds_produce_figure(kind, rng):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.viz import plot
|
|
||||||
|
|
||||||
x = rng.normal(size=100)
|
|
||||||
fig, ax = plot(x, x, kind=kind)
|
|
||||||
assert fig is not None and ax is not None
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_mcm_style_sets_300dpi():
|
|
||||||
from mcm_toolkit.viz import mcm_style
|
|
||||||
|
|
||||||
mcm_style()
|
|
||||||
assert matplotlib.rcParams["figure.dpi"] == 300.0
|
|
||||||
assert matplotlib.rcParams["font.size"] >= 8.0
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_save_figure_writes_png_and_pdf(tmp_path, rng):
|
|
||||||
from mcm_toolkit.viz import plot, save_figure
|
|
||||||
|
|
||||||
fig, _ = plot(rng.normal(size=50), rng.normal(size=50), kind="scatter")
|
|
||||||
paths = save_figure(fig, tmp_path / "fig1", formats=("png", "pdf"))
|
|
||||||
assert {p.suffix for p in paths} == {".png", ".pdf"}
|
|
||||||
assert all(p.exists() and p.stat().st_size > 0 for p in paths)
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def test_save_table_writes_latex_with_caption(tmp_path):
|
|
||||||
import pandas as pd
|
|
||||||
|
|
||||||
from mcm_toolkit.viz import save_table
|
|
||||||
|
|
||||||
df = pd.DataFrame({"rmse": [0.31, 0.28]}, index=["linear", "rf"])
|
|
||||||
paths = save_table(df, tmp_path / "tab1", caption="模型对比", label="tab:compare")
|
|
||||||
tex = next(p for p in paths if p.suffix == ".tex")
|
|
||||||
content = tex.read_text(encoding="utf-8")
|
|
||||||
assert "模型对比" in content and "tab:compare" in content
|
|
||||||
Reference in new issue
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