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Genetic Algorithm & Binding

Genetic Algorithm & Binding
Ya que sabemos como implementar un algoritmo genético básico con la Interface de Waki, vamos a usar el algoritmo genético de ordenamiento del tablero de ajedrez del post Interface. Algoritmo Genético II y crearemos una interfaz gráfica con WPF y como no, aplicaremos lo que sabemos con Binding.
Lo primero que vamos a hacer es que la clase ChessBoard implemente la interfaz INotifyPropertyChanged del namespace System.ComponentModel. Una vez hecho esto, añadimos el evento public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged y creamos un método que realice la llamada. Ahora que ya podemos notificar cambios en las propiedades, le incluimos una llamada a este método desde la propiedad BestParent, es decir, cada vez que se encuentre una solución parcial en el algoritmo queremos que actualice la pantalla, para ello cambiamos también la propiedad Bestparent por su equivalente de propiedad completa.

public event PropertyChangedEventHandler PropertyChanged;

public void OnPropertyChanged(string property)
{
        PropertyChanged?.Invoke(this, new PropertyChangedEventArgs(property));
}
private List bestparent;

public List BestParent
{
        get { return bestparent; }
        set
        { 
            bestparent = value;
            OnPropertyChanged(nameof(BestParent));
        }
}

A la clase ChessPiece le he añadido una propiedad nueva llamada Picture para incluirle la forma de la pieza de ajedrez.
Acto seguido, preparamos nuesto código XAMl, donde yo lo que he hecho, como nuestra clase ChessBoard era una lista de objetos ChessPiece, no he cambiado a coordenadas y simplemente he incluido 64 Textblock, uno por casilla y el DataContext de cada Textblock es el que corresponde a cada objeto de la lista de objetos ChessPiece. Posteriormente cada Textblock tendrá un style asociado donde se le crea el Binding con el texto o la figura de ajedrez. (Las piezas de ajedrez son caracteres Unicode. ♜♞♝♛♚♟♖♘♗♕♔♙).
El estilo aplicado a cada Textblock es el siguiente:

<Style x:Key="piece" TargetType="TextBlock">
            <Setter Property="Text" Value="{Binding Picture}"/>

Código XAML

<Window x:Class="ChessBoardProject.MainWindow"
        xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
        xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
        xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008"
        xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006"
        xmlns:local="clr-namespace:ChessBoardProject"
        mc:Ignorable="d"
        Title="MainWindow" Height="600" Width="800">
    <Grid>
        <Grid.ColumnDefinitions>
            <ColumnDefinition Width="20"/>
            <ColumnDefinition Width="20*"/>
            <ColumnDefinition Width="20"/>
        </Grid.ColumnDefinitions>
        <Grid.RowDefinitions>
            <RowDefinition Height="20"/>
            <RowDefinition Height="20*"/>
            <RowDefinition Height="20"/>
        </Grid.RowDefinitions>
        <Grid Grid.Row="1" Grid.Column="1" HorizontalAlignment="Center" VerticalAlignment="Center" x:Name="board">
            <Grid.ColumnDefinitions>
                <ColumnDefinition Width="55"/>
                <ColumnDefinition Width="50"/>
                <ColumnDefinition Width="50"/>
                <ColumnDefinition Width="50"/>
                <ColumnDefinition Width="50"/>
                <ColumnDefinition Width="50"/>
                <ColumnDefinition Width="50"/>
                <ColumnDefinition Width="55"/>
            </Grid.ColumnDefinitions>
            <Grid.RowDefinitions>
                <RowDefinition Height="55"/>
                <RowDefinition Height="50"/>
                <RowDefinition Height="50"/>
                <RowDefinition Height="50"/>
                <RowDefinition Height="50"/>
                <RowDefinition Height="50"/>
                <RowDefinition Height="50"/>
                <RowDefinition Height="55"/>
            </Grid.RowDefinitions>
            

            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="0" Grid.Column="0"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="0" Grid.Column="1"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="0" Grid.Column="2"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="0" Grid.Column="3"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="0" Grid.Column="4"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="0" Grid.Column="5"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="0" Grid.Column="6"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="0" Grid.Column="7"/>

            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="1" Grid.Column="0"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="1" Grid.Column="1"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="1" Grid.Column="2"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="1" Grid.Column="3"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="1" Grid.Column="4"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="1" Grid.Column="5"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="1" Grid.Column="6"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="1" Grid.Column="7"/>

            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="2" Grid.Column="0"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="2" Grid.Column="1"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="2" Grid.Column="2"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="2" Grid.Column="3"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="2" Grid.Column="4"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="2" Grid.Column="5"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="2" Grid.Column="6"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="2" Grid.Column="7"/>

            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="3" Grid.Column="0"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="3" Grid.Column="1"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="3" Grid.Column="2"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="3" Grid.Column="3"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="3" Grid.Column="4"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="3" Grid.Column="5"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="3" Grid.Column="6"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="3" Grid.Column="7"/>

            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="4" Grid.Column="0"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="4" Grid.Column="1"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="4" Grid.Column="2"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="4" Grid.Column="3"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="4" Grid.Column="4"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="4" Grid.Column="5"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="4" Grid.Column="6"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="4" Grid.Column="7"/>

            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="5" Grid.Column="0"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="5" Grid.Column="1"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="5" Grid.Column="2"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="5" Grid.Column="3"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="5" Grid.Column="4"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="5" Grid.Column="5"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="5" Grid.Column="6"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="5" Grid.Column="7"/>

            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="6" Grid.Column="0"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="6" Grid.Column="1"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="6" Grid.Column="2"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="6" Grid.Column="3"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="6" Grid.Column="4"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="6" Grid.Column="5"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="6" Grid.Column="6"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="6" Grid.Column="7"/>

            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="7" Grid.Column="0"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="7" Grid.Column="1"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="7" Grid.Column="2"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="7" Grid.Column="3"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="7" Grid.Column="4"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="7" Grid.Column="5"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource blackCell}" Grid.Row="7" Grid.Column="6"/>
            <Rectangle Style="{StaticResource whiteCell}" Grid.Row="7" Grid.Column="7"/>

            <Rectangle Fill="Transparent" Stroke="Black" StrokeThickness="3" Grid.RowSpan="8" Grid.ColumnSpan="8"/>

            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[0]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="0" Grid.Column="0"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[1]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="0" Grid.Column="1"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[2]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="0" Grid.Column="2"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[3]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="0" Grid.Column="3"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[4]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="0" Grid.Column="4"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[5]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="0" Grid.Column="5"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[6]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="0" Grid.Column="6"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[7]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="0" Grid.Column="7"/>

            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[8]}" Style="{StaticResource piece}"   Grid.Row="1" Grid.Column="0"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[9]}" Style="{StaticResource piece}"   Grid.Row="1" Grid.Column="1"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[10]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="1" Grid.Column="2"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[11]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="1" Grid.Column="3"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[12]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="1" Grid.Column="4"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[13]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="1" Grid.Column="5"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[14]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="1" Grid.Column="6"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[15]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="1" Grid.Column="7"/>

            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[16]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="2" Grid.Column="0"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[17]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="2" Grid.Column="1"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[18]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="2" Grid.Column="2"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[19]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="2" Grid.Column="3"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[20]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="2" Grid.Column="4"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[21]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="2" Grid.Column="5"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[22]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="2" Grid.Column="6"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[23]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="2" Grid.Column="7"/>

            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[24]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="3" Grid.Column="0"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[25]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="3" Grid.Column="1"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[26]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="3" Grid.Column="2"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[27]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="3" Grid.Column="3"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[28]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="3" Grid.Column="4"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[29]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="3" Grid.Column="5"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[30]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="3" Grid.Column="6"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[31]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="3" Grid.Column="7"/>

            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[32]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="4" Grid.Column="0"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[33]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="4" Grid.Column="1"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[34]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="4" Grid.Column="2"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[35]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="4" Grid.Column="3"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[36]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="4" Grid.Column="4"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[37]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="4" Grid.Column="5"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[38]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="4" Grid.Column="6"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[39]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="4" Grid.Column="7"/>

            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[40]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="5" Grid.Column="0"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[41]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="5" Grid.Column="1"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[42]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="5" Grid.Column="2"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[43]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="5" Grid.Column="3"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[44]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="5" Grid.Column="4"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[45]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="5" Grid.Column="5"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[46]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="5" Grid.Column="6"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[47]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="5" Grid.Column="7"/>

            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[48]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="6" Grid.Column="0"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[49]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="6" Grid.Column="1"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[50]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="6" Grid.Column="2"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[51]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="6" Grid.Column="3"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[52]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="6" Grid.Column="4"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[53]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="6" Grid.Column="5"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[54]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="6" Grid.Column="6"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[55]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="6" Grid.Column="7"/>

            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[56]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="7" Grid.Column="0"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[57]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="7" Grid.Column="1"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[58]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="7" Grid.Column="2"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[59]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="7" Grid.Column="3"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[60]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="7" Grid.Column="4"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[61]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="7" Grid.Column="5"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[62]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="7" Grid.Column="6"/>
            <TextBlock DataContext="{Binding BestParent[63]}" Style="{StaticResource piece}"  Grid.Row="7" Grid.Column="7"/>
        </Grid>
        <Button Content="Start" Grid.Column="1" HorizontalAlignment="Right" Grid.Row="1" VerticalAlignment="Bottom" Width="75" Margin="20" Click="Button_Click"/>
    </Grid>
   
</Window>

Para no bloquear la interfaz, creamos una tarea y ejecutamos. Le he puesto un retardo de unos cuantos milisegundos en cada solución parcial para ver como actua el algoritmo y el resultado.
ScreenCapture_05-09-2020 12.44.10.gif
Licencia Creative Commons
Esta obra está bajo una Licencia Creative Commons Atribución-CompartirIgual 4.0 Internacional.

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Contraseñas y entropía

Contraseñas y entropía

Hoy un amigo nos ha enviado un mensaje al grupo de la Promoción para ver que opinábamos al respecto de la siguiente imagen

IMG-20200902-WA0018.jpg

y yo que la he visto, instantáneamente me he acordado del cálculo necesario para rellenar esta tabla.

Lo primero de todo se debe calcular la entropía. La entropía de una contraseña es calculo matemático que representa un indicador de como se encuentra esta contraseña sobre una población, si incluimos en nuestra contraseña mayúsculas, minúsculas, números y símbolos, la entropía de nuestra contraseña será mayor puesto que la población de caracteres usados es mucho mayor, en este caso, unos 94 (26 minúsculas, 26 mayúsculas, 10 números y 32 símbolos). La fórmula es la siguiente:

entropia.png

o lo que es lo mismo, es el logaritmo en base de 2 de la cantidad de elementos de la población por la longitud de la cadena. Si efectuamos el cálculo inverso, 2 elevado a la entropía debe ser igual a la población elevada al número de caracteres de  nuestra contraseña, que esto serían el número máximo de operaciones necesarias para intentar reventar nuestra password por fuerza bruta.

Si nuestra contraseña usa solo las minúsculas, su «pool» sería de 26 y por tanto la contraseña tendría una entropía baja y fácil de descubrir.

Si hay alguien que quiera comprobar la fuerza de su contraseña online puede hacerlo desde Kaspersky
Bien, pero lo que a mi me importa es como sabemos, con código. En la clase le he incluido una penalización si nuestra contraseña se encuentra entre las más conocidas.

En C#

    /*
************************************************************************************************************************************************
    * © JOAQUIN MARTINEZ RUS 2020
    * Archivo:         PasswordEntropy.cs
    * Descripción:     Clase que calcula la entropia y el tiempo en descifrar por fuerza bruta de de una contraseña
    * Historial:
    *                  1. Joaquin Martínez Rus - 02 sep 2020. Creación
    *
    * Comentarios:
    *
    *
    ****************************************************************/
    public class PasswordEntropy
    {
        public PasswordEntropy(string password)
        {
            Password = password;

        }

        public string Password { get; set; }
        public double Entropy => GetEntropy();
        public string EntropyToString => GetTimeByEntropy(Entropy);

        private double GetEntropy()
        {
            //Pools
            double pool = 0;

            // Numbers
            pool += Password.Any(k => char.IsDigit(k)) ? 10 : 0;
            // Lower 26
            pool += Password.Any(k => char.IsLower(k)) ? 26 : 0;
            // Upper 26
            pool += Password.Any(k => char.IsUpper(k)) ? 26 : 0;
            // Simbols 30
            pool += Password.Any(k => (char.IsSymbol(k) || char.IsPunctuation(k))) ? 32 : 0;

            if (pool == 0) return pool;
            // entropy = Lenght * log pool / log2
            var p = Math.Log(pool, 2);
            var entropy = Password.Length * Math.Log(pool, 2);

            // el uso de una contraseña famosa, indica una falta de seguridad absoluta
            // por lo que no se incluye como deducción de entropía, sino que se incluye en el
            // mismo cálculo de la entropía
            if (IsFamous(Password))
            {
                entropy = (int)Entropies.NoSecurity - 1; // Inexistencia de seguridad
            }
            return entropy;
        }

        private const double OPERATIONPERSECOND = 4*10E12;

        private bool IsFamous(string password)
        {
            var list = new List()
            {
                "1234",
                "2000",
                "12345",
                "111111",
                "123123",
                "123456",
                "654321",
                "696969",
                "1234567",
                "12345678",
                "abc123",
                "alejandra",
                "america",
                "baseball",
                "bonita",
                "daniel",
                "dragon",
                "estrella",
                "football",
                "harley",
                "iloveyou",
                "jennifer",
                "jesus",
                "jordan",
                "letmein",
                "mariposa",
                "master",
                "michael",
                "monkey",
                "mustang",
                "password",
                "pussy",
                "qwerty",
                "roberto",
                "sebastian",
                "shadow",
                "superman",
                "Tequiero"
            };
            return list.Contains(password);
        }

        public enum Entropies
        {
            Blank = 0,
            NoSecurity =10,
            TooWeak=20,
            VeryWeak=28,
            Weak=35,
            Medium=55,
            Strong=75,
            Stronger=127,
            OverTheTopStrong = 190
        }

        private string GetTimeByEntropy(double entropy)
        {
            if (entropy == 0) return string.Empty;
            string output = "";

            double value = Math.Pow(2, entropy) / OPERATIONPERSECOND;
            double ms = 0;
            double seconds = value;
            double minutes = seconds / 60;
            double hours = minutes / 60;
            double days = hours / 24;
            double months = days / 30;
            double years = months / 12;
            double centuries = years / 100;
            double millennium = centuries / 10;

            seconds = value;
            if (value == 0) return "";

            if (seconds > 0 && seconds  59 && hours > 24 && days  11 && years < 100 && centuries < 1000000)
            {
                output = "Tu contraseña puede ser descifrada en más de un millón de años!";
            }
            else
            {
                millennium = Math.Round(millennium, 1);
                output = $"Tu contraseña puede ser descifrada en {millennium}, {(millennium == 1 ? "milenio" : "milenios")}";
            }

            return output;
        }
    }

static void Main(string[] args)
        {
            var password = "x#Pr0m0cio_N";

            for (int i = 1; i <= password.Length; i++)
            {
                var pwd = new PasswordEntropy(password.Substring(0,i));
                Console.WriteLine($"Password: {pwd.Password}\n{pwd.EntropyToString}");
                Console.WriteLine("Press any key");
            }

            Console.ReadKey();
        }

el resultado iterando por la contraseña que he creado


Password: x
Tu contraseña puede ser descifrada en 0 milisegundos
Press any key
Password: x#
Tu contraseña puede ser descifrada en 0 milisegundos
Press any key
Password: x#P
Tu contraseña puede ser descifrada en 0, milisegundos
Press any key
Password: x#Pr
Tu contraseña puede ser descifrada en 0 milisegundos
Press any key
Password: x#Pr0
Tu contraseña puede ser descifrada en 0 milisegundos
Press any key
Password: x#Pr0m
Tu contraseña puede ser descifrada en 17 milisegundos
Press any key
Password: x#Pr0m0
Tu contraseña puede ser descifrada en 2 segundos
Press any key
Password: x#Pr0m0c
Tu contraseña puede ser descifrada en 3 minutos
Press any key
Password: x#Pr0m0ci
Tu contraseña puede ser descifrada en 4 horas
Press any key
Password: x#Pr0m0cio
Tu contraseña puede ser descifrada en 15,6 dias
Press any key
Password: x#Pr0m0cio_
Tu contraseña puede ser descifrada en 4,1 años
Press any key
Password: x#Pr0m0cio_N
Tu contraseña puede ser descifrada en 3,8 siglos
Press any key

y en Kotlin

class PasswordEntropy(val password: String) {

    init {

    }

    fun entropy(): Double {

        //Pools
        var pool = 0.0

        // Numbers
        pool += if (password.any { c -> c.isDigit() }) 10.0 else 0.0
        // Lower 26
        pool += if (password.any { c -> c.isLowerCase() }) 26.0 else 0.0
        // Upper 26
        pool += if (password.any { c -> c.isUpperCase() }) 26.0 else 0.0
        val (noSymbols, symbols) = password.partition { it.isLetter() || it.isDigit() }
        // Simbols 32
        pool += if (symbols.count()>0) 32.0 else 0.0
        if (pool == 0.0) return pool
        // entropy = Lenght * log pool / log2

        var entropy = password.length * log2(pool)

        // el uso de una contraseña famosa, indica una falta de seguridad absoluta
        // por lo que no se incluye como deducción de entropía, sino que se incluye en el
        // mismo cálculo de la entropía
        if (isFamous()) {
            entropy = 9.0 // Inexistencia de seguridad
        }
        return entropy
    }

    private fun isFamous(): Boolean{
        return listOf(
            "1234",
            "2000",
            "12345",
            "111111",
            "123123",
            "123456",
            "654321",
            "696969",
            "1234567",
            "12345678",
            "abc123",
            "alejandra",
            "america",
            "baseball",
            "bonita",
            "daniel",
            "dragon",
            "estrella",
            "football",
            "harley",
            "iloveyou",
            "jennifer",
            "jesus",
            "jordan",
            "letmein",
            "mariposa",
            "master",
            "michael",
            "monkey",
            "mustang",
            "password",
            "pussy",
            "qwerty",
            "roberto",
            "sebastian",
            "shadow",
            "superman",
            "Tequiero").contains(password)

    }
    private val OPERATION_PER_SECOND: Double = 4*10E12

    fun entropyToString(): String {
        val entropy = entropy()
        if (entropy == 0.0) return ""

        val value = 2.0.pow(entropy) / OPERATION_PER_SECOND
        var ms = 0
        var seconds = value
        val minutes = seconds / 60.0
        val hours = minutes / 60.0
        val days = hours / 24.0
        val months = days / 30.0
        val years = months / 12.0
        val centuries = years / 100.0
        val millennium = centuries / 10.0

        seconds = value
        if (value == 0.0) return ""

        return "Contraseña: $password\n${if (ifa) "Es una contraseña conocida!\n" else ""}${when {
                    ms in 1..999 ->"Tu contraseña puede ser descifrada inmediatamente, yo no lo llamaría contraseña"
                    seconds > 0 && seconds  "Tu contraseña puede ser descifrada en ${seconds.toInt()} ${if (seconds.toInt() == 1) "segundo" else "segundos"}"
                    seconds > 59 && minutes   "Tu contraseña puede ser descifrada en ${minutes.toInt()} ${if (minutes.toInt() == 1) "minuto" else "minutos"}"
                    minutes > 59 && hours "Tu contraseña puede ser descifrada en ${hours.toInt()} ${if (hours.toInt() == 1) "hora" else "horas"}"
                    hours > 24 && days  "Tu contraseña puede ser descifrada en ${days.toInt()} ${if (days.toInt() == 1) "dia" else "dias"}"
                    days > 30 && months  "Tu contraseña puede ser descifrada en ${months.toInt()} ${if (months.toInt() == 1) "mes" else "meses"}"
                    months > 11 && years   "Tu contraseña puede ser descifrada en ${years.toInt()} ${if (years.toInt() == 1) "año" else "años"}"
                    years > 99 && centuries  "Tu contraseña puede ser descifrada en ${"%.1f".format(centuries)} ${if (centuries == 1.0) "siglo" else "siglos"}"
                    millennium > 1000000 -> "Tu contraseña puede ser descifrada en más de un millón de años!"
            else -> "Tu contraseña puede ser descifrada en ${millennium.toInt()} ${if (millennium.toInt() == 1) "milenio" else "milenios"}"}}"
}

fun main(){
    val password = "x#Pr0m0cio_N";

    for (i in (1..password.length)) {
        val pwd = PasswordEntropy(password.substring(0,i))
        println("Password: ${pwd.password}\n${pwd.entropyToString()}\n")

    }
}

el resultado para Kotlin


Password: x
Tu contraseña puede ser descifrada en 0 milisegundos
Press any key
Password: x#
Tu contraseña puede ser descifrada en 0 milisegundos
Press any key
Password: x#P
Tu contraseña puede ser descifrada en 0 milisegundos
Press any key
Password: x#Pr
Tu contraseña puede ser descifrada en 0 milisegundos
Press any key
Password: x#Pr0
Tu contraseña puede ser descifrada en 0 milisegundos
Press any key
Password: x#Pr0m
Tu contraseña puede ser descifrada en 17 milisegundos
Press any key
Password: x#Pr0m0
Tu contraseña puede ser descifrada en 2 segundos
Press any key
Password: x#Pr0m0c
Tu contraseña puede ser descifrada en 3 minutos
Press any key
Password: x#Pr0m0ci
Tu contraseña puede ser descifrada en 4 horas
Press any key
Password: x#Pr0m0cio
Tu contraseña puede ser descifrada en 15,6 dias
Press any key
Password: x#Pr0m0cio_
Tu contraseña puede ser descifrada en 4,1 años
Press any key
Password: x#Pr0m0cio_N
Tu contraseña puede ser descifrada en 3,8 siglos
Press any key

El archivo jar podéis descargarlo desde aquí

Archivo ZIP

SHA256 9314879A535675E813EAC13CEC9B056CAADC4C080E5E033E239E2D88A60F55E3

Archivo jar

SHA256 CA942FB971E34CB775E14F12C5B25E5E456044F02DD54447F5690FA05469C3C8

Saludos a la X Promoción del IPE 2!!!

 

Interface. Genetic Algorithm II

Interface. Genetic Algorithm II
En este post veremos como un algoritmo genético es capaz de ordenar un tablero de ajedrez. Es como si un niño de 2 años pusiera las piezas aleatoriamente en el tablero y el algoritmo se encargara de poner cada una en su sitio.

Crearemos una clase ChessPiece para cada figura de ajedrez y una clase ChessBoard que implementará la interfaz IMutable. Esto quiere decir que nuestro cromosoma es una lista de piezas de ajedrez y que el Fitness es del tipo doble.
Acto seguido, creamos el geneset o conjunto de genes que formarán el cromosoma donde incluiremos también la casilla vacía. Luego le daremos un valor a cada pieza y otro valor a cada casilla, cada vez que se acierte, el fitness se verá incrementado hasta el 100%.

class ChessBoard : IMutable {
    override val geneset = mutableListOf(
            ChessPiece("T",ChessPieceColor.BLACK,11),
            ChessPiece("C",ChessPieceColor.BLACK,13),
            ChessPiece("A",ChessPieceColor.BLACK,15),
            ChessPiece("D",ChessPieceColor.BLACK,16),
            ChessPiece("R",ChessPieceColor.BLACK,18),
            ChessPiece("A",ChessPieceColor.BLACK,15),
            ChessPiece("C",ChessPieceColor.BLACK,13),
            ChessPiece("T",ChessPieceColor.BLACK,11),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.BLACK,4),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.BLACK,4),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.BLACK,4),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.BLACK,4),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.BLACK,4),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.BLACK,4),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.BLACK,4),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.BLACK,4),
            ChessPiece("T",ChessPieceColor.WHITE,10),
            ChessPiece("C",ChessPieceColor.WHITE,12),
            ChessPiece("A",ChessPieceColor.WHITE,14),
            ChessPiece("D",ChessPieceColor.WHITE,17),
            ChessPiece("R",ChessPieceColor.WHITE,19),
            ChessPiece("A",ChessPieceColor.WHITE,14),
            ChessPiece("C",ChessPieceColor.WHITE,12),
            ChessPiece("T",ChessPieceColor.WHITE,10),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.WHITE,5),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.WHITE,5),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.WHITE,5),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.WHITE,5),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.WHITE,5),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.WHITE,5),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.WHITE,5),
            ChessPiece("P",ChessPieceColor.WHITE,5))

    init {

        geneset.addAll((1..32).map { ChessPiece("_",ChessPieceColor.EMPTY,0) })
    }

    override val target: Double = 64.0
    override var bestParent = createParent(0)
    override var bestFitness: Double = 0.0
    private val values = mutableListOf(11,13,15,16,18,15,13,11,4,4,4,4,4,4,4,4,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,5,5,5,5,5,5,5,5,10,12,14,17,19,14,12,10)

    override fun isSuccess(): Boolean = bestFitness == 1.0

    var result=""
    override fun start() {
        bestFitness = getFitness(bestParent)
        var childFitness: Double
        var child: MutableList
        //Display(bestParent, bestFitness)
        var attemps=0

        do {
            do {
                child = mutate(bestParent)
                childFitness = getFitness(child)

            } while (bestFitness > childFitness)

            bestFitness = childFitness
            bestParent = child
            result +=toShortString() + "\n\n\n"
            attemps ++
            println(toShortString() + "\n")
        } while (!isSuccess())
        println("Nº de intentos: $attemps")
    }

    override fun createParent(param: Any): MutableList {
        // llena el tablero con las 32 fichas piezas + 32 vacias
        return geneset.shuffled().toMutableList()
    }

    override fun getFitness(obj: MutableList): Double = obj.mapIndexed { index, chessPiece -> if (values[index] == chessPiece.value) 1.0 else 0.0  }.sum() / target

    override fun mutate(parent: MutableList): MutableList {
        val parentFitness: Double = getFitness(parent)
        var childFitness = 0.0
        var child = mutableListOf()

        do {
            child.clear()
            child.addAll(parent)

            val startIndex = Random.nextInt(bestParent.size)
            val endIndex = Random.nextInt(bestParent.size)
            val start = parent[startIndex]
            val end = parent[endIndex]
            child[startIndex] = end
            child[endIndex] = start
            childFitness = getFitness(child)

        }while (childFitness chessPiece.toString() + if ((index+1) % 8 ==0) "\n" else "\t" }
            .joinToString("")}\nFitness: $bestFitness"

    fun toShortString(): String ="${bestParent
                    .mapIndexed { index, chessPiece -> (if (chessPiece.value==0) " " else if (chessPiece.value == values[index]) (if (chessPiece.color==ChessPieceColor.WHITE) "○" else "●") else "#")+if ((index+1) % 8 == 0) "\n" else "" }
                    .joinToString("")
        }\nFitness: ${"%.3f".format(bestFitness)}"
    fun  foo(collection: MutableList){

    }
}

fun main(){
    val chessBoard = ChessBoard()
    chessBoard.start()
    println(chessBoard.bestParent)
}

Y este es el resultado del progreso de los cromosomas para 36 intentos
cromosomas.png

TN	CN	AN	DN	RN	AN	CN	TN
PN	PN	PN	PN	PN	PN	PN	PN
__	__	__	__	__	__	__	__
__	__	__	__	__	__	__	__
__	__	__	__	__	__	__	__
__	__	__	__	__	__	__	__
PB	PB	PB	PB	PB	PB	PB	PB
TB	CB	AB	DB	RB	AB	CB	TB

Fitness: 1.0

Y ahora implementaremos la interfaz con mi mejor amigo, C#

 public class ChessPiece
    {
        public ChessPiece(string name, Colors color, int value)
        {
            Name = name;
            ChessPieceColor = color;
            Value = value;
        }

        public string Name { get; set; }
        public int Value { get; set; }
        public Colors ChessPieceColor { get; set; }

        public enum Colors
        {
            Black,
            White,
            Empty
        }

        public string ColorToString => ValueToString(ChessPieceColor);

        public new string ToString => $"{Name}{ColorToString}";

        private string ValueToString(Colors color)
        {
            switch (color)
            {
                case Colors.Black:
                    return "N";
                case Colors.White:
                    return "B";
                case Colors.Empty:
                    return "_";
                default:
                    return "";
            }
        }

    }

    public class ChessBoard : IMutable
    {
        public ChessBoard()
        {
            Geneset = new List()
            {
                    new ChessPiece("T", ChessPiece.Colors.Black, 11),
                    new ChessPiece("C", ChessPiece.Colors.Black, 13),
                    new ChessPiece("A", ChessPiece.Colors.Black, 15),
                    new ChessPiece("D", ChessPiece.Colors.Black, 16),
                    new ChessPiece("R", ChessPiece.Colors.Black, 18),
                    new ChessPiece("A", ChessPiece.Colors.Black, 15),
                    new ChessPiece("C", ChessPiece.Colors.Black, 13),
                    new ChessPiece("T", ChessPiece.Colors.Black, 11),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.Black, 4),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.Black, 4),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.Black, 4),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.Black, 4),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.Black, 4),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.Black, 4),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.Black, 4),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.Black, 4),
                    new ChessPiece("T", ChessPiece.Colors.White, 10),
                    new ChessPiece("C", ChessPiece.Colors.White, 12),
                    new ChessPiece("A", ChessPiece.Colors.White, 14),
                    new ChessPiece("D", ChessPiece.Colors.White, 17),
                    new ChessPiece("R", ChessPiece.Colors.White, 19),
                    new ChessPiece("A", ChessPiece.Colors.White, 14),
                    new ChessPiece("C", ChessPiece.Colors.White, 12),
                    new ChessPiece("T", ChessPiece.Colors.White, 10),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.White, 5),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.White, 5),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.White, 5),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.White, 5),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.White, 5),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.White, 5),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.White, 5),
                    new ChessPiece("P", ChessPiece.Colors.White, 5)
            };

            Geneset.AddRange(Enumerable.Range(0, 32).ToList().Select(k => new ChessPiece("_", ChessPiece.Colors.Empty, 0)));           

        }

        public List Geneset { get; set; }
        public double Target { get; set; } = 64;
        public List BestParent { get; set; }
        public double BestFitness { get; set; }

        private Random rnd = new Random();
        private IList Values = new List() { 11, 13, 15, 16, 18, 15, 13, 11, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 10, 12, 14, 17, 19, 14, 12, 10 };
        private string result = "";

        public List CreateParent(object param) => Suffled(Geneset);

        public double GetFitness(List obj) => obj
            .Select((item, index) => new { Item = item, Index = index })
            .Select(k => k.Item.Value == Values[k.Index] ? 1.0 : 0.0)
            .Sum()/Target;

        public bool IsSuccess() => BestFitness == 1.0;

        public List Mutate(List parent)
        {

            var parentFitness = GetFitness(parent);
            var childFitness = 0.0;
            var child = new List();

            do
            {
                child.Clear();
                child.AddRange(parent);

                var startIndex = rnd.Next(BestParent.Count());
                var endIndex = rnd.Next(BestParent.Count());
                var start = parent[startIndex];
                var end = parent[endIndex];

                child.RemoveAt(startIndex);
                child.Insert(startIndex, end);
                child.RemoveAt(endIndex);
                child.Insert(endIndex, start);

                childFitness = GetFitness(child);
                //print(child);
            } while (childFitness k.Value)));
        }

        public void Start()

        {
            BestParent = CreateParent(null);
            BestFitness = GetFitness(BestParent);
            var childFitness = 0.0;
            var child = new List();

            var attemps = 0;
            do
            {
                do
                {
                    child = Mutate(BestParent);
                    childFitness = GetFitness(child);
                } while (BestFitness > childFitness);

                BestFitness = childFitness;
                BestParent = child;
                result += ToShortString + "\n\n\n";
                Console.WriteLine(result);
                attemps++;
            } while (!IsSuccess());

            Console.WriteLine(ToShortString + "\n");
            Console.WriteLine($"Nº intentos: {attemps}");
        }

        private List Suffled(List source) => source
            .Select(x => new { value = x, order = rnd.Next() })
            .OrderBy(x => x.order).Select(x => x.value).ToList();

        public new string ToString => $"{string.Join("",BestParent.Select((item, index) => new { Item = item, Index = index }).Select(k => k.Item.ToString + (((k.Index + 1) % 8 == 0) ? '\n' : ' '))) }";
        public string ToShortString => $"{string.Join("",BestParent.Select((item, index) => new { Item = item, Index = index }).Select(k => (k.Item.Value == 0 ? " " : (k.Item.Value == Values[k.Index]) ? (k.Item.ChessPieceColor == ChessPiece.Colors.White ? "O" : "■") : "#") + (((k.Index + 1) % 8 == 0) ? '\n' : ' '))) }";

    }
 class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            var chessboard = new ChessBoard();
            chessboard.Start();
            Console.WriteLine(chessboard.ToString);
            Console.WriteLine("Press any key...");
            Console.ReadKey();
        }
    }

Si quieres leer mi anterior post sobre la interface de algoritmos genéticos, aquí lo tienes.

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Interface. Genetic Algorithm I

Interface. Genetic Algorithm I

¿Cómo conseguir un objetivo por los mismos medios por los que una especie sobrevive? La respuesta es, mutando y cruzándo sus individuos para obtener ese objetivo.

Los algoritmos genéticos desde el punto de vista del desarrollo de software, tienen casi todos un patrón único y si tienen un patrón único atienden a una estructura común, por tanto es como cualquier interface, atienden siempre a la misma composición, de modo que ¿Por qué no generamos una interface que implemente este comportamiento? ¿Por qué crear una interface? Generamos una interface porque esperamos que cualquier clase que implemente esta interface haga lo mismo y la interface es el elemento adecuado. (¿he entrado en bucle? uhmmm). Para saber más acerca de interfaces, aquí tiene un artículo de Wakicode.

Bien, la verdad que he buscado y «requetebuscado» (que dicen en mi tierra) y no he visto nada parecido acerca de una interface de algoritmo genéticos.

Un algoritmo genético tiene los siguientes elementos:

  • Un conjunto de genes en los que se basan cada uno de objetos generados
  • Un patrón inicial o digamos un Adán o una Eva
  • Un candidato a ser el mejor de la especie
  • Un indicador métrico de aptitud del mejor de la especie

y efectua las siguientes tareas:

  • Inicia el algoritmo
  • Crea el patrón inicial
  • Obtiene la métrica de cualquier objeto de la especie. Función de Aptitud
  • Ejecuta un cruce entre individuos de la especie. Cruce
  • Ejecuta una mutación sobre un objeto. Mutación
  • Comprueba si se ha cumplido con el objetivo. Criterio de parada
  • Si no se ha conseguido el objetivo, volvemos a realizar la tarea
  • Obtención de la solucióndiagrama algoritmo genetico.png

Además un algoritmo genético no tiene porque realizar un cruce porque a lo mejor nuestro problema lo podemos solucionar mutando solamente sus genes sin realizar cruce. Cada algoritmo hay que estudiarlo

Dicho esto nos ponemos manos a la obra y vamos a desarrollar una interfaz que tenga estos elementos y que nos permita realizar estas acciones con diferentes tipos. En principio voy a crear una interface del tipo Mutable y luego heredaré de esta para crear una nueva Crossover  con funciones de cruce.

En Kotlin

/**
 * @author Joaquin Martinez Rus ©
 * @since 15AGO20
 * version 1.1
 */
interface IMutable
{
    val geneset: T
    val target: F
    var bestParent: T
    var bestFitness: F

    /**
     * Return true when target is reached
     * @return Boolean
     */
    fun isSuccess(): Boolean

    /**
     * Start algorithm
     * @sample
     * CreateParent
     * Mutate
     * GetFitness
     * Compare
     * IsSuccess
     */
    fun start()

    /**
     * Return a new parent object
     * @param Parameter of generation
     * @return Type T
     */
    fun createParent(param: Any): T

    /**
     * Get object fitness
     * @return F value
     */
    fun getFitness(obj: T): F

    /**
     * Return a mutation of a parent object
     * @param Parent element
     * @return type T mutated
     */
    fun mutate (parent: T): T
}

/**
 * @author Joaquin Martinez Rus ©
 * @since 15AGO20
 * version 1.1
 */
interface ICrossOver : IMutable
{
    /**
     * Return a crossover of two objects of same type
     * @param Parent element
     * @return type T crossed over
     */
    fun crossOver(father: T, mother: T): T
}

y en C#

/* ************************************************************************************************************************************************
    * © JOAQUIN MARTINEZ RUS 2020
    * Archivo:         Imutable.cs
    * Descripción:     Interface que implementa un algoritmo genético de mutación
    * Historial:
    *                  1. Joaquin Martínez Rus - 15 ago 2020. Creación
    *
    * Comentarios:
    *
    *
    **************************************************************************************************************************************************/
    public interface IMutable where F : IComparable
    {
        public T Geneset { get; set; }
        public F Target { get; set; }
        public T BestParent { get; set; }
        public F BestFitness { get; set; }

        ///
        /// Return true when target is reached
        /// 

        /// Boolean
        bool IsSuccess();

        ///
        ///  Start algorithm
        ///  Example
        ///  CreateParent
        ///  Mutate
        ///  Getfitness
        ///  Compare
        ///  IsSuccess
        /// 

        void Start();

        ///
        /// Return a new parent object
        /// 

        /// Parameter of generation
        /// Type T
        T CreateParent(object param);

        ///
        /// Get object fitness
        /// 

        /// Object from which the fitness is obtained
        /// F Value
        F GetFitness(T obj);

        ///
        /// Return a mutation of a parent object
        /// 

        /// Parent element
        /// T mutated
        T Mutate(T parent);

    }

    /* ************************************************************************************************************************************************
    * © JOAQUIN MARTINEZ RUS 2020
    * Archivo:         ICrossOver.cs
    * Descripción:     Interface que implementa un algoritmo genético de mutación y cruce
    * Historial:
    *                  1. Joaquin Martínez Rus - 15 ago 2020. Creación
    *
    * Comentarios:
    *
    *
    **************************************************************************************************************************************************/
    public interface ICrossOver : IMutable where F: IComparable
    {
        ///
        /// Return a crossover of two objects of same type
        /// 

        /// Fateher
        /// Mother
        /// type T crossed over
        T CrossOver(T father, T mother);

    }

Analicemos la interface.Lo primero. La interface es una interface genérica con dos tipos, T es el tipo del objeto del algoritmo y F es el tipo de la propiedad Fitness que obligatoriamente debe ser comparable. Este será el cromosoma.
Cuatro propiedades, un geneset o conjunto de genes, el objetivo que pretenderá alcanzar el algoritmo (target), un objeto genérico como mejor individuo de su especie (bestParent) y un indicador de aptitud del mejor de los individuos (bestFitness).
Luego tenemos 5 métodos, método start para iniciar el algoritmo, un método createParent que creará el primero de la especie al cual le he incluido un parámetro por si quisiéramos determinar alguna particularidad sobre él, un método mutate que mutará un objeto en otro, un método getFitness que obtiene la aptitud y por último otro método booleano que determina si el algoritmo ha cumplido su objetivo (isSuccess).La interface ICrossOver hereda de esta añadiéndole un método más llamado crossOver con dos parámetros o padre y madre del objeto resultante.Si ahora creamos una clase que implemente esta interface, nos aseguramos que como mínimo tendremos que desarrollar los elementos de la interface, más fácil imposible. ¿Dónde tenemos que estrujarnos el cerebro? en diseñar el tipo de cromosoma, el objetivo como debe alcanzarse o en como debe mutar. No es poco, pero si tienes poca experiencia con algoritmos genéticos, esta es tu interface.

En la práctica, vamos a generar un algoritmo sencillo que adivine una frase. Esto tan fácil como crear una clase que implemente IMutable y en nuestro IDE nos aparecerá en rojo indicándonos que algo mal. La mayoría de los IDE,s tiene un asistente, una bombilla, una herramienta, un algo que al pulsar sobre él nos indica que algo está pasando y este dirá «implement as constructor parameters», seleccionamos las propiedades y et voilá, propiedades en la clase, pulsamos de nuevo y nos dirá implement members.

genetics01.jpg.png

Al pulsar, seleccionamos todos lo métodos y clase lista. Ahora el código

genetics02.png
Y aquí la clase con su código, esta solo mutará por tanto implementa IMutable, donde el algoritmo intentará adivinar unos preciosos versos de Mario Benedetti «Corazón coraza» con 334 caracteres.
El algoritmo creará una cadena aleatoria inicialmente e irá mutando hasta llegar al objetivo deseado.

class GuessString (override val target: Double, override val geneset: String) : IMutable{
    val guess = "Porque te tengo y no porque te pienso\n" +
            "porque la noche está de ojos abiertos\n" +
            "porque la noche pasa y digo amor\n" +
            "porque has venido a recoger tu imagen\n" +
            "y eres mejor que todas tus imágenes\n" +
            "porque eres linda desde el pie hasta el alma\n" +
            "porque eres buena desde el alma a mí\n" +
            "porque te escondes dulce en el orgullo\n" +
            "pequeña y dulce\n" +
            "corazón coraza"
    override var bestParent: String = createParent(guess.length)
    override var bestFitness: Double = getFitness(bestParent)
    private var attempts = 0

    init {
        start()
    }

    override fun start()
    {
        var childFitness: Double
        var child: String

        do {
            do {
                child = mutate(bestParent)
                childFitness = getFitness(child)
            } while (bestFitness >= childFitness)

            bestFitness = childFitness
            bestParent = child
            attempts ++
        } while (!isSuccess())
        println("Intentos: $attempts")
    }

    override fun isSuccess(): Boolean {
        val value = (bestFitness.toString().toDouble() / guess.length)
        return value >= target
    }

    override fun createParent(param: Any) : String {
        val genes = StringBuilder()
        val length = geneset.length
        (0 until param.toString().toInt()).forEach {
            genes.append(geneset[Random.nextInt(length)])
        }

        return genes.toString()
    }

    override fun getFitness(obj: String): Double = guess.mapIndexed { i, c -> if (c==obj[i]) 1.0 else 0.0}.sum()

    override fun mutate(parent: String): String {
        var index = 0
        val parentFitness: Double = getFitness(parent)
        var childFitness = 0.0

        var newGene: Char
        var alternate: Char
        var definitive: Char
        var indexGeneset: Int
        var child: String

        var length =  geneset.length

        do {
            index = Random.nextInt(parent.length)
            indexGeneset = Random.nextInt( length)

            newGene = geneset[indexGeneset]

            indexGeneset = Random.nextInt( length)
            alternate = geneset[indexGeneset]
            //definitivo
            definitive = if (newGene == parent[index]) alternate else newGene

            child = parent.replaceRange(index,index+1, definitive.toString())

            childFitness = getFitness(child)

        } while (parentFitness >= childFitness)

        return child
    }
}

fun main() {
val guess =GuessString(
        1.0,
        " áéíóúabcdefghijklmnñopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ,\n")
println(guess.bestParent)
}

Y el resultado

Intentos: 328
Porque te tengo y no porque te pienso
porque la noche está de ojos abiertos
porque la noche pasa y digo amor
porque has venido a recoger tu imagen
y eres mejor que todas tus imágenes
porque eres linda desde el pie hasta el alma
porque eres buena desde el alma a mí
porque te escondes dulce en el orgullo
pequeña y dulce
corazón coraza

Pues aquí tenéis mi interface para algoritmos genéticos.
En el próximo post, veremos un algoritmo genético que posicionará las piezas de ajedrez en su sitio.
Pd: En realidad, la clase de adivinar no es gran cosa, porque se podría haber conseguido por iteración, pero entonces no habriáis aprendido el algortimo genético. Entonces, espero que os haya servido. 😉
Podía haber elegido a Antonio Machado a Calderón de la Barca o a cualquier otro poeta o poema, pero, este me parece especialmente bello. Leedlo completo, es corto, tres estrofas.
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Interfaces

Interfaces

Cuando se empieza a programar, el uso de interfaces es un poco abstracto ya que no se le ve utilidad, pero las interfaces son de los más útiles. ¿Qué es una interface? es un contrato por el que una clase se ve obligada a cumplir en todos sus términos. Es decir, la interface contiene métodos y propiedades y cuando una clase implementa esta interface, la clase debe tener absolutamente todos los métodos y todas las propiedades que la interface le ha dicho.

Un objeto en la mayoría de los lenguajes, solo puede heredar de una clase, pero si puede implementar varias interfaces.

Un ejemplo. Quiero crear una colección de figuras de ajedrez; si quisiera ordenar la colección por valor y color en el que las negras valiesen más, al usar el método sort(), orderby() o el que sea, el objeto como mínimo deberá contener algún método que use ese método para ordenar sus elementos, compararlos y decidir cual va primero y cual después, ¿no?, pues yo lo que haría sería por ejemplo en Kotlin, es que la clase FiguraAjedrez implemente la interface Comparable (lo normal es que las interfaces, dependen del lenguaje comiencen por I, pero todas acaben con -able) que a su vez contiene un método compareTo.

Pues si la FiguraAjedrez tiene ese método, la colección cuando use el método sort encontrará el método compareTo donde nosotros escribiremos nuestro código, comparamos por el valor de la figura y le añadimos un extra por el color.

También, cuando pasamos como argumento una interface, nos estamos asegurando que el objeto que se pasa cumple con las expectativas. En C# si pasamos como argumento en un método un objeto del tipo IEnumerable, no estamos asegurando que el objeto que se pasa, tiene como mínimo un enumerador y que pude moverse por los elementos de la colección. O si le pasamos como argumento la interface IList, nos estamos asegurando que esta interface está heredando de ICollection, IEnumerable<T> e IEnumerable, de modo que puede moverse por sus elementos, puede borrar la colección, añadir, eliminar objetos, saber si tiene un objeto en la colección y hacer copias, todo esto. En Kotlin pasa algo parecido con la interface MutableList que hereda de las interfaces List y MutableCollection para hacer estas mismas acciones y algunas más.

        private static void Foo(IList collection)
        {
            // Do something
        }

         fun  foo(collection: MutableList){
            // Do something
         }

A continuación vamos ver un ejemplo de interface y de una clase que la implemente

interface IChessPiece: Comparable{
    fun doSomething()
    fun move()
    val isBlack: Boolean
    val value: Int
    val piece: String
}
class ChessPiece(override val piece: String, override val isBlack: Boolean, override val value: Int) : IChessPiece {
    override fun doSomething() {
        TODO("Not yet implemented")
    }

    override fun move() {
        TODO("Not yet implemented")
    }

    override fun compareTo(other: ChessPiece): Int {
        // Aqui incluimos el código de comparación
    }

}

fun foo(chessPiece: IChessPiece){

}

En el ejemplo, vemos que la interface IChessPiece implementa IComparable, así que podremos comparar objetos con otros del mismo tipo y luego le añadimos algunas propiedades y métodos, así que la clase ChessPiece obligatoriamente, debe tener cada uno de los métodos y propiedades establecidos en la interface.
En el método foo pasamos como argumento un objeto que implemente la interface, ASEGURANDO que va a hacer y va a tener lo que queremos que haga y que tenga. si mañana cambiamos el código de la clase o creamos una nueva con más funciones, lo que nos importa para que se entienda con el resto del código es que cumpla como mínimo con lo esperado.Usa las interfaces, sobre todo en los modelos y viewmodel, más tarde te alegraras enormemente.
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Binding WPF vs Binding Android – I

Binding WPF vs Binding Android – I
Este post, es el inicio de una tetralogía con el que pretendo mostrar los aspectos de desarrollo de ambas plataformas, Microsoft y Android en cuanto al uso de la arquitectura MVVM y Databinding.
Antes de nada veamos cuales son las diferencias esenciales del modelo vista controlador (MVC) y el modelo vista vista-modelo (MVVM).

El modelo MVC tiene unos componentes básicos, datos, interfaz de usuario y controlador, están separados en tres componentes independientes, pero si ocurre un cambio en la lógica de negocio, esta debe ser la encargada de realizar cualquier cambio que se produjera en la interfaz gráfica o capa de cliente. Por otra parte MVVM, tiene de igual modo el modelo y la vista, pero si se produjera un cambio en la interfaz gráfica atendiendo a una acción externa, el resultado se actualizará en el modelo o si se produce un cambio en el modelo, se actualiza automáticamente en la vista y el encargado de esta característica, es el viewmodel.

Como se puede apreciar en las imágenes, en MVC el controlador es el encargado de sincronizar los datos en la vista a través del modelo y en el MVVM, el viewmodel recibe notificaciones desde el modelo y envía notificaciones a la vista y esta mediante data binding y commands, actualiza datos y ejecuta acciones respectivamente en el viewmodel actualizando este el modelo. En definitiva, la vista debe estar desacoplada completamente de la lógica de la aplicación.

MVC_1

MVVM_1

Si queremos usar MVVM, aconsejo que la aplicación desarrollada haga lo que queramos sin interfaz gráfica, es decir que nos olvidemos de la vista (de momento), pero sin dejar de pensar en ella, es decir, si creamos una aplicación que gestione una cafetería, las entidades o modelos, artículos, familias, ticket, líneas de ticket, etc. serían simples clases, tendríamos una clase encargada de acceder a la base de datos y cargar esos modelos y viewmodel, se encargaría de gobernar todas ellas, pero como he dicho, sin crear la vista, debemos poder generar un ticket con sus líneas y artículos o realizar búsquedas de artículos en base a su familia, etc, pero sin mostrarlos, simplemente acceder a la colección de entidades con datos asignados con la capacidad de poder guardarlos u obtenerlos del centro de datos, sea el que sea base de datos, xml, texto o servicio.

Ya que conocemos grosso modo las características de ambas arquitecturas, nos centraremos en el segundo modelo y en el que Microsoft con WPF y Android han llevado a cabo, por una parte aunque Binding ya se usaba con Windows Forms, WPF lo ha integrado en la misma API, de modo que a mi personalmente, Windows Form, ha quedado relegado prácticamente en todos mis proyectos de escritorio y uso WPF que está rodado y es consistente. Databinding en Android, es una tecnología relativamente reciente para esta plataforma y con la nueva arquitectura de componentes ha sido llevada al terreno de la solidez a mi parecer.

Como elementos comunes en sendos ejemplos, incluiremos una clase de familia de artículos, otra clase de artículo y una clase de acceso a datos, la cual no indicaremos la tecnología de acceso a datos, sino solo sus métodos y por último la clase viewmodel. Otro de los aspectos que no voy a tener en cuenta, es la nomenclatura en el diagrama de clases, usaré por defecto la usada por Microsoft aunque en el proyecto si usaremos la nomenclatura usada en ambas plataformas. En cuanto al tipo de aplicación, una será de escritorio para WPF y C# y otra para dispositivo móvil en Android y Java, pero el fin de la tetralogía es conocer la implementación de la arquitectura, no profundizar en el tipo de aplicación.

La aplicación mostrará una lista de familias incluido una familia que indique «todas los artículos», al seleccionar una familia, se filtran todos los artículos de una familia y al seleccionar un artículo, se muestra el artículo en detalle.

cafe

En el siguiente post comenzaremos con la plataforma Windows y binding con WPF, pasando a la plataforma Android y por último analizaremos los pros y contras de ambas.

Distancia de Levenshtein

Distancia de Levenshtein

La distancia de Levenshtein es el número mínimo que necesitamos para convertir una palabra en otra, un ejemplo pelo y perro tienen una distancia de 2 porque tendríamos que sustituir la l por una r y añadir una r, dos movimientos, distancia 2. Otro ejemplo, murcielago y muerdago que tienen una distancia de 5, ya que a murciélago le tenemos que quitar c,i,e,l y a muerdago le quitamos la d, por tanto necesitamos 5 movimientos para convertir una palabra en otra. Resumiendo, cuanto más pequeña sea la distancia, más parecidas son las dos palabras.

¿Esto para que sirve?, pues muy fácil, para obtener palabras similares en los buscadores o mostrar palabras alternativas por ejemplo. Vamos a ver el algoritmo y como funciona.

Este algoritmo es una matriz de n filas por m columnas donde n y m son el número de caracteres + 1 de cada palabra. El primer paso que se realiza es rellenar la primera fila y la primera columna con números secuenciales de 0 hasta n+1 y desde 0 hasta m+1 , quedando del siguiente modo para el caso del ejemplo inicial la matriz de 11×9:

levensthein0Una vez tenemos la matriz inicial, empezaremos a realizar comparaciones por filas de cada caracter con el caracter de cada columna. En cada operación, obtenemos primero el peso y tres valores de los cuales deduciremos el menor de ellos como valor final y con un ejemplo lo veremos mejor.

Comenzamos comparando los caracteres, la letra «m» de murcielago (en la columna), lo comparamos con la «m» de muerdago (filas), si es el mismo caracter se le asigna un peso de 0 y si es diferente, le asignamos 1, en este caso como son iguales, le asignamos un 0. A continuación obtenemos los tres valores, el primero con la casilla superior sumándole al valor de esta un 1, en este caso 1+1=2, el siguiente con la casilla que está situada a su izquierda haciéndolo de igual modo, 1+1=2 y por último a la casilla superior izquierda, la que está situada en la diagonal a la que le sumaremos el valor del peso, 0+0=0; de estos tres valores, cogeremos el menor que en este caso es el 0. levensthein1

Vamos a por el siguiente, peso igual a 0, porque u es igual a u, por la izquierda, 0+1=1, la diagonal 1+0=1 y la superior 1+2=2, el mínimo de los tres es 1

levensthein2

continuando con las comparaciones y obtención del mínimo, quedaría nuestra matriz completa del siguiente modo:

levensthein3

El último valor, es la distancia de Levenshtein, en este caso es 5, si quisieramos ver la proporción de acierto, deberíamos obtener la la diferencia con la unidad de la relación entre la distancia y el número de caracteres del mayor en este caso, 1 – (5/10)=0,5 o 50%. La distancia de «murcielago» y «cerro muriano» es de 10, por tanto 1-(10/13)=0.2308 o del 23,08%.

El algoritmo implementado con lenguajes de programación no tiene ningún misterio para el que esté acostumbrado a las matrices, además en Wikipedia, podéis encontrar su implementación en diferentes lenguajes, por ejemplo en php ya tiene una función como tal.

vladimir-levenshtein¿Que utilidades podemos darle? por ejemplo palabras sugerentes en base a un diccionario o aproximaciones, corrección de ortografía, etc. y además, existen variantes del algoritmo como la de Damerau-Levenshtein, otros más complejos, algoritmos fonéticos.

Este algoritmo se lo debemos a Vladimir Levenshtein, un matemático ruso que lo desarrolló en 1965.

He hecho en C# una app de consola como muestra para obtener la matriz y en base a un diccionario, nos muestre sugerencia de palabra.  levensthein4

levensthein5

Semáforo II

Semáforo II
En esta entrega vamos a crear el semáforo. Aunque no lo parezca, pero un semáforo a pesar de su simplicidad visual, tiene aspectos bastante complejos y sobre todo cuando tienen que estar sincronizados o comunicados con otros, existen muchas matemáticas detrás de los modelos de tráfico de las grandes ciudades.

Sin darle más complejidad que la que necesitamos para nuestro proyecto final, que es un sistema de control de semáforos en una avenida para poder cruzarla de una sola vez sin pararnos, le asignaremos las siguientes características:

  • Tiempo en verde
  • Tiempo en amarillo
  • Tiempos en rojo
  • Tiempo de retardo para sincronziación de semáforos
  • Estado en el que se encuentra
  • Función de funcionamiento en manual o automático
  • Función de inicio automático
  • Función de parpadeo

En el diseño XAML, creamos unos objetos rectangle y le incluimos los controles de usuario creados en el post Semáforo I. El cambio de color lo podiamos haber hecho con converter, con propiedades, pero esta vez he optado por hacerlo con estilos y DataTrigger. A cada objeto LEDLight (luz del semáforo) le asigno un estilo genérico con algún efecto de fundido para que parezca más real; luego este estilo es heredado por otros tres estilos, uno por cada color donde los DataTrigger hacen su trabajo comprobando el estado del semáforo y activando la propiedad LightIsEnabled a Truesi cumple con la condición del DataTrigger. (Código al final del post)

Luego en el código de clase, le añado un DispatcherTime que nos hará las funciones de temporizador, creamos unas cuantas propiedades de dependencia para cumplir con nuestras características.
Tiene un método privado que será llamado desde el temporizador y este asignará el estado al semáforo y como consecuencia activando el color correspondiente.

        void changingState()
        {
            // Retardo inicial
            if (DelayTime > 0)
            {
                timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, (int)DelayTime);
                DelayTime = 0;
                return;
            }

            // Parpadeando
            if (IsFlashingAmberLight)
            {
                if (State.Equals(LEDTrafficLightState.Yellow))
                {
                    State = LEDTrafficLightState.None;
                    timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, 0, 0, 500);
                }
                else
                {
                    State = LEDTrafficLightState.Yellow;
                    timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, 0, 1);
                }

                return;
            }

            // Cambio de color
            switch (State)
            {
                case LEDTrafficLightState.Red:
                    // SEMÁFORO EN VERDE
                    State = LEDTrafficLightState.Green;
                    
                    timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, GreenTime);
                    break;
                case LEDTrafficLightState.Yellow:
                    // SEMÁFORO EN VERDE
                    State = LEDTrafficLightState.Red;
                    timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, RedTime);
                    break;
                case LEDTrafficLightState.Green:
                    // SEMÁFORO EN AMBAR
                    State = LEDTrafficLightState.Yellow;
                    timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, YellowTime);
                    break;
                default:
                    break;
            }
        }

y este el resultado instanciando varios semáforos en una ventana

            <controls:LEDTrafficLight x:Name="LEDTL1" Width="100" Height="300" GreenTime="4" RedTime="4" DelayTime="1" Margin="10"/>
            <controls:LEDTrafficLight x:Name="LEDTL2" Width="100" Height="300" GreenTime="5" RedTime="4" DelayTime="2" Margin="10"/>
            <controls:LEDTrafficLight x:Name="LEDTL3" Width="100" Height="300" GreenTime="5" RedTime="5" DelayTime="3" Margin="10"/>
            <controls:LEDTrafficLight x:Name="LEDTL4" Width="100" Height="300" GreenTime="5" RedTime="5" IsFlashingAmberLight="True" Margin="10"/>

Video7
La próxima entrega, el sistema de control de semáforos

<UserControl x:Class="Controls.LEDTrafficLight"
             xmlns="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml/presentation"
             xmlns:x="http://schemas.microsoft.com/winfx/2006/xaml"
             xmlns:mc="http://schemas.openxmlformats.org/markup-compatibility/2006" 
             xmlns:d="http://schemas.microsoft.com/expression/blend/2008" 
             xmlns:controls="clr-namespace:Controls"
             mc:Ignorable="d" 
             d:DesignHeight="300" d:DesignWidth="100">
    <Grid x:Name="grid">
        <Grid.Resources>
            <Style x:Key="LightStyle" TargetType="controls:LEDLight">
                <Setter Property="Margin" Value="5"/>
                <Style.Triggers>
                    <Trigger Property="LightIsEnabled" Value="True">
                        <Trigger.ExitActions>
                            <BeginStoryboard>
                                <Storyboard>
                                    <DoubleAnimation
                  Storyboard.TargetProperty="Opacity"
                  From="0" To="1" Duration="0:0:0.2" />
                                </Storyboard>
                            </BeginStoryboard>
                        </Trigger.ExitActions>
                        <Trigger.EnterActions>
                            <BeginStoryboard>
                                <Storyboard>
                                    <DoubleAnimation
                  Storyboard.TargetProperty="Opacity"
                  From="0" To="1" Duration="0:0:0.1" />
                                </Storyboard>
                            </BeginStoryboard>
                        </Trigger.EnterActions>
                    </Trigger>
                </Style.Triggers>
            </Style>
            <Style x:Key="RedLightStyle" TargetType="controls:LEDLight" BasedOn="{StaticResource LightStyle}">
                <Style.Triggers>
                    <DataTrigger Binding="{Binding RelativeSource={RelativeSource Mode=FindAncestor, AncestorType=controls:LEDTrafficLight},Path=State }" Value="{x:Static controls:LEDTrafficLight+LEDTrafficLightState.Red}">
                        <Setter Property="LightIsEnabled" Value="True"/>
                    </DataTrigger>

                </Style.Triggers>
            </Style>
            <Style x:Key="YellowLightStyle" TargetType="controls:LEDLight" BasedOn="{StaticResource LightStyle}">
                <Style.Triggers>
                    <DataTrigger Binding="{Binding RelativeSource={RelativeSource Mode=FindAncestor, AncestorType=controls:LEDTrafficLight},Path=State }" Value="{x:Static controls:LEDTrafficLight+LEDTrafficLightState.Yellow}">
                        <Setter Property="LightIsEnabled" Value="True"/>
                    </DataTrigger>

                </Style.Triggers>
            </Style>
            <Style x:Key="GreenLightStyle" TargetType="controls:LEDLight" BasedOn="{StaticResource LightStyle}">
                <Style.Triggers>
                    <DataTrigger Binding="{Binding RelativeSource={RelativeSource Mode=FindAncestor, AncestorType=controls:LEDTrafficLight},Path=State }" Value="{x:Static controls:LEDTrafficLight+LEDTrafficLightState.Green}">
                        <Setter Property="LightIsEnabled" Value="True"/>
                    </DataTrigger>

                </Style.Triggers>
            </Style>
            <Style x:Key="rectangleTraficLight" TargetType="Border">
                <Setter Property="Width" Value="{Binding ElementName=redEllipse, Path=ActualWidth}"/>
                <Setter Property="Height" Value="5"/>
                <Setter Property="Background" Value="Gray"/>
                <Setter Property="Margin" Value="1"/>
                <Setter Property="VerticalAlignment" Value="Top"/>
                <Setter Property="CornerRadius" Value="3"/>
            </Style>
            <Style x:Key="borderColor" TargetType="Border">
                <Setter Property="BorderBrush" Value="Gray"/>
                <Setter Property="BorderThickness" Value="2"/>
                <Setter Property="Margin" Value="2,0,2,2"/>
                <Setter Property="CornerRadius" Value="3"/>
            </Style>
        </Grid.Resources>
        <Grid.RowDefinitions>
            <RowDefinition Height="100*"/>
            <RowDefinition Height="100*"/>
            <RowDefinition Height="100*"/>
        </Grid.RowDefinitions>
        <Border Grid.RowSpan="3" BorderBrush="DarkGreen" BorderThickness="5" Background="DarkGreen" Opacity=".5" CornerRadius="5"/>
        <Border Style="{StaticResource borderColor}" Grid.Row="0">
            <controls:LEDLight x:Name="RedLight" LEDLightBackgroundON="Red" Style="{StaticResource RedLightStyle}"/>
        </Border>
        <Border Style="{StaticResource borderColor}" Grid.Row="1">
            <controls:LEDLight x:Name="YellowLight"  LEDLightBackgroundON="Gold" Style="{StaticResource YellowLightStyle}"/>
        </Border>
        <Border Style="{StaticResource borderColor}" Grid.Row="2">
            <controls:LEDLight x:Name="GreenLight" Style="{StaticResource GreenLightStyle}"/>
        </Border>
    </Grid>
</UserControl>

namespace Controls
{
    /// <summary>
    /// Lógica de interacción para LEDTrafficLight.xaml
    /// </summary>
    public partial class LEDTrafficLight : UserControl
    {
        #region Constructor

        public LEDTrafficLight()
        {
            InitializeComponent();
            this.DataContext = this;
            timer.Tick += Timer_Tick;
            timer.IsEnabled = StartAuto;
        }

        #endregion

        #region Enum

        public enum LEDTrafficLightState
        {
            Red,
            Yellow,
            Green,
            None
        }

        #endregion

        #region DependencyProperties

        public int GreenTime
        {
            get { return (int)GetValue(GreenTimeProperty); }
            set
            {
                value = value > YellowTime ? value - YellowTime : YellowTime + 1;
                SetValue(GreenTimeProperty, value);
            }
        }

        public int RedTime
        {
            get { return (int)GetValue(RedTimeProperty); }
            set
            {
                if (value <= 0) value = 1;
                SetValue(RedTimeProperty, value);
            }
        }

        public int YellowTime
        {
            get { return (int)GetValue(YellowTimeProperty); }
            set { SetValue(YellowTimeProperty, value); }
        }

        public int DelayTime
        {
            get { return (int)GetValue(TimeProperty); }
            set { SetValue(TimeProperty, value); }
        }

        public bool IsFlashingAmberLight
        {
            get { return (bool)GetValue(IsFlickingProperty); }
            set
            {
                SetValue(IsFlickingProperty, value);
                State = LEDTrafficLightState.Yellow;
                // en 100 ms cambia a Parpadeo
                timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, 0, 0, 100);
            }
        }

        public bool IsManual
        {
            get { return (bool)GetValue(IsManualProperty); }
            set
            {
                SetValue(IsManualProperty, value);
                timer.IsEnabled = !value;
            }
        }

        public bool StartAuto
        {
            get { return (bool)GetValue(StarAutoProperty); }
            set
            {
                SetValue(StarAutoProperty, value);
                timer.IsEnabled = value;
            }
        }

        public LEDTrafficLightState State
        {
            get { return (LEDTrafficLightState)GetValue(StateProperty); }
            set { SetValue(StateProperty, value); }
        }

        #region DependecyProperties Register

        // Using a DependencyProperty as the backing store for StarAuto.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty StarAutoProperty =
            DependencyProperty.Register("StartAuto", typeof(bool), typeof(LEDTrafficLight), new PropertyMetadata(true));

        // Using a DependencyProperty as the backing store for IsManual.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty IsManualProperty =
            DependencyProperty.Register("IsManual", typeof(bool), typeof(LEDTrafficLight), new PropertyMetadata(false));

        // Using a DependencyProperty as the backing store for IsFlicking.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty IsFlickingProperty =
            DependencyProperty.Register("IsFlashingAmberLight", typeof(bool), typeof(LEDTrafficLight), new PropertyMetadata(false));

        // Using a DependencyProperty as the backing store for State.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty StateProperty =
            DependencyProperty.Register("State", typeof(LEDTrafficLightState), typeof(LEDTrafficLight), new PropertyMetadata(LEDTrafficLightState.Red));

        // Using a DependencyProperty as the backing store for Time.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty TimeProperty =
            DependencyProperty.Register("DelayTime", typeof(int), typeof(LEDTrafficLight), new PropertyMetadata(0));

        // Using a DependencyProperty as the backing store for TimeYellow.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty YellowTimeProperty =
            DependencyProperty.Register("YellowTime", typeof(int), typeof(LEDTrafficLight), new PropertyMetadata(2));

        // Using a DependencyProperty as the backing store for TimeRed.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty RedTimeProperty =
            DependencyProperty.Register("RedTime", typeof(int), typeof(LEDTrafficLight), new PropertyMetadata(7));

        // Using a DependencyProperty as the backing store for TimeGreen.  This enables animation, styling, binding, etc...
        public static readonly DependencyProperty GreenTimeProperty =
            DependencyProperty.Register("GreenTime", typeof(int), typeof(LEDTrafficLight), new PropertyMetadata(7));

        #endregion

        #endregion

        #region Fields & Const & Event

        DispatcherTimer timer = new DispatcherTimer();

        #endregion


        #region Publics Method

        /// <summary>
        /// Inicia el semáforo cuando se encuentra en modo automático
        /// </summary>
        public void Start()
        {
            if (IsManual) return;
            timer.Start();
        }

        /// <summary>
        /// Detiene el semáforo
        /// </summary>
        public void Stop()
        {
            timer.Stop();
        }

        /// <summary>
        /// Cambia el semáforo a rojo
        /// </summary>
        public void OnRed()
        {
            State = LEDTrafficLightState.Red;
        }

        /// <summary>
        /// Cambia el semáforo a verde
        /// </summary>
        public void OnGreen()
        {
            State = LEDTrafficLightState.Green;
        }

        /// <summary>
        /// Cambia el semáforo a amarillo
        /// </summary>
        public void OnYellow()
        {
            State = LEDTrafficLightState.Yellow;
        }

        public void Test()
        {
            throw new NotImplementedException();
        }

        #endregion

        #region Privates methods

        /// <summary>
        /// Cambia el estado del semáforo según el estado anterior
        /// </summary>
        void changingState()
        {
            // Retardo inicial
            if (DelayTime > 0)
            {
                timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, (int)DelayTime);
                DelayTime = 0;
                return;
            }

            // Parpadeando
            if (IsFlashingAmberLight)
            {
                if (State.Equals(LEDTrafficLightState.Yellow))
                {
                    State = LEDTrafficLightState.None;
                    timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, 0, 0, 500);
                }
                else
                {
                    State = LEDTrafficLightState.Yellow;
                    timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, 0, 1);
                }

                return;
            }

            // Cambio de color
            switch (State)
            {
                case LEDTrafficLightState.Red:
                    // SEMÁFORO EN VERDE
                    State = LEDTrafficLightState.Green;
                    
                    timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, GreenTime);
                    break;
                case LEDTrafficLightState.Yellow:
                    // SEMÁFORO EN VERDE
                    State = LEDTrafficLightState.Red;
                    timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, RedTime);
                    break;
                case LEDTrafficLightState.Green:
                    // SEMÁFORO EN AMBAR
                    State = LEDTrafficLightState.Yellow;
                    timer.Interval = new TimeSpan(0, 0, YellowTime);
                    break;
                default:
                    break;
            }

        }

        private void Timer_Tick(object sender, EventArgs e)
        {
            changingState();
        }

        #endregion
    }
}

ForEach

ForEach

Una colección que implementa la interfaz IEnumerable contiene un método GetEnumerator y este a su vez implementa la interfaz IEnumerator que contiene la propiedad Current y los métodos MoveNext y Reset. Esto va a permitir a la instrucción foreach iterar por la colección.

Así, si generamos una colección de 20.000.000 de números enteros y queremos efectuar una operación por cada uno de ellos, en este caso el inverso del producto de la raiz cuadrada por el logaritmo neperiano y luego realizar la suma sobre cada resultado, podemos iterar con una instrucción foreach,

static int n = 20000000;
static List list = Enumerable.Range(1, n).ToList();

static double forEachStandar()
        {
            var result = 0.0;

            foreach (var item in list)
            {
                result += 1 / Math.Sqrt(item) * Math.Log(item);
            }
            return result;
        }

Una colección además contiene un método ForEach, el cual es accesible mediante una expresión Lambda, asignando la acción que vamos a realizar en cada uno de los elementos.

        static double forEachLambda()
        {
            var result = 0.0;
            list.ForEach(n => result += 1 / Math.Sqrt(n) * Math.Log(n));
            return result;
        }

Podemos aprovechar al máximo los recursos disponibles y es iterando en paralelo por los elementos de la colección pudiendo realizar cálculos simultáneos. Este medio debe ser tratado con cuidado, puesto que si el orden interviene en el resultado final, esta herramienta no sería útil, y en todo caso, los resultados no serían los esperados; así mismo, siempre hay que replantearse el uso en paralelo. Para usarlo, podemos hacerlo mediante la clase Parallel
Parallel.ForEach(list, k => result += 1 / Math.Sqrt(n) * Math.Log(n));
o mediante el método AsParallel de la colección.

foreach (var item in list.AsParallel())
{
result += 1 / Math.Sqrt(item) * Math.Log(item);
}

Aprovechando el artículo sobre LINQ publicado en Wakicode, es posible efectuar cálculos sobre elementos de la colección mediante sintáxis de consulta en Linq. En el siquiente ejemplo, efectuamos el cálculo sobre cada uno de los elementos asignádolo a la variable sum y posteriormente efectuar la suma por cada uno de los elementos

static double queryLinq()
        {
            var query = (from u in list
                        select new { sum = 1 / Math.Sqrt(u) * Math.Log(u) }).Sum(k=>k.sum);

            return query;
        }

pero existe un método mejor y es que toda colección contiene el método Sum, y podremos entonces hacer lo siguiente

        static double collectionSum()
        {
            return list.Sum(k => 1 / Math.Sqrt(k) * Math.Log(k));
        }

Bien, todavía habría alguna otra forma de iterar sobre colecciones, pero con estas nos basta y ahora vamos a ver como se comportan en base a su rendimiento y para ello he creado cuatro hilos, de los cuales cada uno generará la suma de los elementos calculados de la colección, pero cada uno con su método y una vez que terminen todos, que nos muestre el tiempo invertido en los cuatro procesos y cual ha sido el más eficiente. Lanzaremos los procesos por este orden, foreach estándar, expresión foreach lambda, Linq sintáxis de consulta y por último la suma directa sobre la colección mediante expresión lambda.

        static void inBackGround()
        {
            string text = "";
            List cronos = new List();

            Stopwatch stw = new Stopwatch();
            Stopwatch stw1 = new Stopwatch();
            Stopwatch stw2 = new Stopwatch();
            Stopwatch stw3 = new Stopwatch();
            Stopwatch stw4 = new Stopwatch();

            cronos.Add(new KeyValuePair(stw1, "For Each Estandar"));
            cronos.Add(new KeyValuePair(stw2, "For Each Lambda"));
            cronos.Add(new KeyValuePair(stw2, "Query LINQ"));
            cronos.Add(new KeyValuePair(stw2, "Colección.Sum()"));

            stw.Start();
            Task[] tasks;

            var t1 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                stw1.Start();
                text = string.Format("For Each Estandar. n = {0}. Resultado = {1}. Tiempo del proceso: {2}", n, forEachStandar(), stw1.Elapsed);
                stw1.Stop();
                Console.WriteLine(text);
            });

            var t2 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                stw2.Start();
                text = string.Format("For Each Lambda. n = {0}. Resultado = {1}. Tiempo del proceso: {2}", n, forEachLambda(), stw2.Elapsed);
                stw2.Stop();
                Console.WriteLine(text);
            });

            var t3 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                stw3.Start();
                text = string.Format("Query LINQ. n = {0}. Resultado = {1}. Tiempo del proceso: {2}", n, queryLinq(), stw3.Elapsed);
                stw3.Stop();
                Console.WriteLine(text);
            });

            var t4 = Task.Factory.StartNew(() =>
            {
                stw4.Start();
                text = string.Format("Colección.Sum(). n = {0}. Resultado = {1}. Tiempo del proceso: {2}", n, collectionSum(), stw4.Elapsed);
                stw4.Stop();
                Console.WriteLine(text);
            });

            tasks = new Task[] { t1, t2, t3, t4 };

            Task.WaitAll(tasks);
            Console.WriteLine(string.Format("Los cuatro procesos han terminado. Tiempo: {0}",stw.Elapsed));
            var theBest = cronos.Where(k => k.Key.Elapsed == cronos.Min(m => m.Key.Elapsed)).FirstOrDefault();
            Console.WriteLine(string.Format("El más efectivo ha sido {0} con un tiempo de {1}",theBest.Value, theBest.Key.Elapsed));

            Console.Read();

        }

y ahora el resultado en el que el ganador en cuanto a rendimiento es el método For Each Lambda por muy poco sobre la suma sobre la colección, el foreach estándar y el menos eficiente la consulta Linq.

foreach.png
El fin del artículo, para un problema podemos usar distintos métodos que producen el mismo efecto o resultado, pero debemos escoger el mejor de ellos en cuanto a eficiencia y rendimiento. Además, necesitamos conocer todos los métodos, no podemos escoger o seleccionar si no tenemos o no conocemos opciones.

Hilando

Hilando

Desde .NET 4, los hilos en C# se convirtieron en una tarea de lo más fácil. En este post vamos a realizar una par de muestras, una prueba sencilla donde vamos a ejecutar una tarea que usa mucho tiempo en terminarse como es la obtención de π(x) o la cantidad de números primos menores que un número.Vamos a usar una función lambda para obtener el codiciado π(x) y para ello vamos a usar la clase Enumerable del espacio System.Linq y un método llamado Range para obtener un conjunto de números enteros entre dos rangos numerable.Range(2, max), contamos los elementos con el predicado con el que obtengamos todos los números entre el rango de 2 y la raiz del número Count(n => Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1) que cumplan la condición de tener un módulo mayor que 0 All(i => n % i > 0))o lo que es lo mismo todos los números que no son múltiplos.

Enumerable.Range(2, max).Count(n => Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i => n % i > 0))

Linq es bestial, ¿no?
Si le damos un valor alto a la variable max com por ejemplo 10.000.000, la tarea dejará la interfaz bloqueada y por tanto tendremos que crear un hilo para evitar este problema y aquí viene lo bueno de la clase Task.

Esta clase tiene un método Factory.StartNew al que se le pasa un método como delegado, el cual se ejecutará de forma asincrónica devolviendo la tarea iniciada, es decir no devuelve un valor sino la tarea Task en si con sus propiedades y métodos.

Task.Factory.StartNew(() => TareaMuyCostosa());
En nuestro código vamos a ver solo dos aspectos de los muchos de los que podemos extraerle a Task, uno es la propiedad IsCompleted y otra sería el método Wait.
Nuestra aplicación como he dicho, generará números primos en una tarea y mientras que no esté finalizada, mostrará un mensaje indicando el tiempo empleado y una vez que finalice, mostrará el resultado que lo mostraremos de dos modos, uno esperando a que finalice y otro con el método ContinueWith.

La primera

static void primeNumbersCount(int max)
        {
            Stopwatch stw = new Stopwatch();
            stw.Start();
            int sec = 0;
            var piXTask = Task.Factory.StartNew(() => Enumerable.Range(2, max).Count(n => Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i => n % i > 0)));

            var calculando = "Calculando ";
            while (!piXTask.IsCompleted || piXTask.IsFaulted || piXTask.IsCanceled)
            {
                Thread.Sleep(1000);
                Console.Clear();
                Console.WriteLine(calculando.PadRight(sec % 5 + 11,'.'));
                Console.WriteLine(string.Format("Tiempo empleado: {0} sengundos", sec++));
            }

            piXTask.Wait();

            string text = string.Format("Calculo de {0} números primos menores de {1}", piXTask.Result, max);
            Console.WriteLine(text);
            Console.WriteLine(string.Format("Tiempo empleado: {0}", stw.Elapsed));
            Console.Read();
        }

En este código, vemos que se lanza la tarea, luego pasamos a un bucle del que debemos asegurarnos que saldremos algún día (esta opción no la aconsejo, pero para mostrar que la app se queda en sus cosas mientras la tarea se está realizando, está bien), mediante la propiedad IsCompleted, IsFaulted o IsCanceled, es decir cuando pase alguna de estas cosas, sale del bucle.
Luego pasamos al método Wait, que lo que hace es lo mismo que el bucle, hasta que la tarea no haya finalizado, espera y no sobrepasa a la siguiente línea de código. Una vez acabado, muestra el resultado con la propiedad Result del tipo int, porque es el resultado que entrega el delegado que lanzó. Y el resultadotask03task01

Pero para mi, en este caso usaría lo mismo pero con el método ContinueWith.

static void primeNumbersCount(int max)
        {
            Stopwatch stw = new Stopwatch();
            stw.Start();
            int sec = 0;
            var piXTask = Task.Factory.StartNew(() => Enumerable.Range(2, max).Count(n => Enumerable.Range(2, (int)Math.Sqrt(n) - 1).All(i => n % i > 0)));
            var calculando = "calculando ";
            piXTask.ContinueWith((p) =>
            {
                string text = string.Format("Calculo de {0} números primos menores de {1}", piXTask.Result, max);
                Console.WriteLine(text); Console.WriteLine(string.Format("Tiempo empleado: {0}", stw.Elapsed));
            });
            Console.WriteLine("Esto no ha terminado...");
            Thread.Sleep(1000); sec++;
            while (!piXTask.IsCompleted)
            {
                Thread.Sleep(1000); Console.Clear();
                Console.WriteLine(calculando.PadRight(sec % 5 + 11, '.'));
                Console.WriteLine(string.Format("Tiempo empleado: {0} segundos", sec++));
            }
          }

Aquí podemos apreciar que se lanza la tarea, vemos el método ContinueWith que contiene código en su interior mediante otro delegado y posteriormente el código ese que hemos creado para mostrar cosas mientras la tarea se realiza. Al ejecutarlo, se lanza la tarea y se obvia el código del método ContinueWith en cuestión, continua y pasa al bucle, una vez que ha terminado la tarea, continua con lo que le queda dentro del bloque ContinueWith y se acabó, ¿fácil? facilísimo!!

Video4
Ya veremos en otra ocasión el uso de Arrays de Task, esperas, sincronías entre ellos y alguna otra cosa más.