Schulze-Methode

Wahlverfahren, mit dem ein einzelner Sieger bestimmt wird From Wikipedia, the free encyclopedia

Die Schulze-Methode (nach Markus Schulze) ist ein Wahlverfahren aus der Familie der Vorzugswahlen, mit dem ein einzelner Sieger bestimmt wird. Es ist die derzeit verbreitetste Methode, um Wahlen durchzuführen, bei welchen der Wähler Kandidaten nach Rang ordnet.

Die Schulze-Methode ist eine Condorcet-Methode, d. h., dass sie einen Kandidaten, der im paarweisen Vergleich jeden anderen Kandidaten besiegen würde, als Sieger auswählt, sofern ein solcher existiert.

Markus Schulze hat die Methode 1997 entwickelt. Die ersten Veröffentlichungen datieren von 2003 und 2006.[1][2][3] Verwendet wurde die Schulze-Methode erstmals 2003 (von Software in the Public Interest), 2003 (von Debian) und 2005 (von Gentoo Linux).

Erklärung

Jeder Wähler erhält eine komplette Liste aller Kandidaten. Er reiht die Kandidaten, indem er ihnen Zahlen zuordnet. Eine kleine Zahl ist besser als eine größere, jedoch zählt nur die Reihenfolge. Kandidaten mit gleicher Zahl sind an gleicher Stelle gereiht. Kandidaten ohne Zahl sind gemeinsam an letzter Stelle – so als ob der Wähler ihnen jeweils die größtmögliche Zahl zugeschrieben hätte.

Anzahl der Wähler

Die Anzahl der Wähler, die den Kandidaten dem Kandidaten vorziehen (d. h. die bei eine kleinere Zahl als bei vermerkt haben), wird durch ausgedrückt.

Der Wert von wird aus den Stimmabgaben gezählt

  • ist die Zahl der Wähler, die Kandidaten besser als finden.
  • ist die Zahl der Wähler, die Kandidaten besser als finden.

Für diese Werte ist es unerheblich, ob noch andere Kandidaten existieren und ob diese besser oder schlechter als und oder zwischen beiden eingestuft werden.

Definition

Die Schulze-Methode ist folgendermaßen definiert:

Ein Weg (englisch path) vom Kandidaten zum Kandidaten der Stärke ist eine Sequenz von Kandidaten mit den folgenden Eigenschaften:
  1. , d. h. der Weg beginnt bei .
  2. , d. h. der Weg endet bei .
  3. , d. h. jeder Kandidat auf dem Weg gewinnt den paarweisen Vergleich gegen den auf ihn folgenden Kandidaten.
  4. , d. h. jeder Kandidat auf dem Weg wird gegenüber dem auf ihn folgenden Kandidaten von mindestens Wählern bevorzugt.
  5. , d. h. wenigstens einer dieser Vergleiche wird von (nur) genau Wählern gestützt.
Hat ein Weg die Stärke , so werden die Bögen dieses Weges, für die gilt, kritische Siege genannt. Bei ihnen handelt es sich um die schwächsten Siege auf dem Weg.
, die Stärke des stärksten Weges vom Kandidaten zum Kandidaten , ist der größte Wert, so dass es einen Weg dieser Stärke vom Kandidaten zum Kandidaten gibt. Falls es überhaupt keinen Weg von nach gibt, wird gesetzt.
Kandidat ist besser als Kandidat genau dann, wenn ist.
Kandidat ist ein potentieller Sieger genau dann, wenn ist für jeden anderen Kandidaten .

Es lässt sich zeigen, dass die besser-Relation transitiv ist. Es existiert somit stets mindestens ein potentieller Sieger.

Beispiel 1

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Paarweise Matrix

Tabelle, die jeden Kandidaten mit jedem anderen vergleicht. Die rot markierten Felder werden weiter benutzt. Z. B. wurde Kandidat  von  Stimmen gegenüber bevorzugt.

20263022
25163318
19291724
15122814
23272131

Paarweiser Graph

Graph mit gewichteten Pfeilen aus der Tabelle von oben. Man sieht den Pfeil von Kandidat zu Kandidat mit dem Gewicht von aus der obigen Tabelle.

Paarweiser Graph

Die stärksten Wege

Von den Verbindungen zwischen Kandidaten wird diejenige gesucht, bei der das schwächste Glied am stärksten ist. Bildlich gesprochen wird die stärkste Kette gesucht. Wie kommt man von nach ?

  • Bei über nach ist das schwächste Glied von nach mit .
  • Bei über und nach ist das schwächste Glied nach mit . Diese Kette ist stärker und wird nachfolgend verwendet.

Man kann sich den Vorgang beispielsweise aus Sicht eines Transportunternehmens vorstellen, das möglichst viele Pakete auf einmal von einer Stadt in die andere transportieren möchte (egal wie lang der Weg ist). Ohne Zwischenlager kann natürlich nur so viel transportiert werden wie das Fassungsvermögen des kleinsten Transportmittels, das am Weg verwendet wird: Wenn die Pakete zuerst per Fähre, dann per Lastkraftwagen und zuletzt per Güterzug transportiert werden, dann ist wahrscheinlich der Lastkraftwagen am kleinsten. Im Vergleich zu einer anderen Route (die z. B. einen Pickup-Truck enthält) ist der Lastkraftwagen damit das schwächste Glied der stärksten Kette.

Oft wird dieses schwächste Glied der stärksten Kette auch kritischer Sieg genannt. Die kritischen Siege der stärksten Wege sind unterstrichen.

… nach … nach … nach … nach … nach
von
A–(30)–D–(28)–C–(29)–B
A–(30)–D–(28)–C–(29)–B

A–(30)–D–(28)–C
A–(30)–D–(28)–C

A–(30)–D
A–(30)–D

A–(30)–D–(28)–C–(24)–E
A–(30)–D–(28)–C–(24)–E

von
B–(25)–A
B–(25)–A

B–(33)–D–(28)–C
B–(33)–D–(28)–C

B-(33)-D
B-(33)-D

B-(33)-D-(28)-C-(24)-E
B-(33)-D-(28)-C-(24)-E

von
C-(29)-B-(25)-A
C-(29)-B-(25)-A

C-(29)-B
C-(29)-B

C-(29)-B-(33)-D
C-(29)-B-(33)-D

C-(24)-E
C-(24)-E

von
D-(28)-C-(29)-B-(25)-A
D-(28)-C-(29)-B-(25)-A

D-(28)-C-(29)-B
D-(28)-C-(29)-B

D-(28)-C
D-(28)-C

D-(28)-C-(24)-E
D-(28)-C-(24)-E

von
E-(31)-D-(28)-C-(29)-B-(25)-A
E-(31)-D-(28)-C-(29)-B-(25)-A

E-(31)-D-(28)-C-(29)-B
E-(31)-D-(28)-C-(29)-B

E-(31)-D-(28)-C
E-(31)-D-(28)-C

E-(31)-D
E-(31)-D

Die Stärken der stärksten Wege

Das schwächste Glied der stärksten Verbindung, wie oben gefunden, wird in eine Tabelle eingetragen. Dann wird wieder paarweise verglichen, wer wen schlägt, in der Tabelle unten wieder rot markiert.

28283024
25283324
25292924
25282824
25282831

Ergebnis

Sieger nach der Schulze-Methode ist Kandidat , da ist für jeden anderen Kandidaten .

  • Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .
  • Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .
  • Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .
  • Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .
  • Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .
  • Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .
  • Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .
  • Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .
  • Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .
  • Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .

Das Schulze-Ranking ist somit .

Beispiel 2

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Paarweise Matrix

553
475
425
644

Paarweiser Graph

Die stärksten Wege

Die kritischen Siege der stärksten Wege sind unterstrichen.

… nach … nach … nach … nach
von

von

von

von

Die Stärken der stärksten Wege

Das schwächste Glied der stärksten Verbindung wie oben gefunden, wird in eine Tabelle eingetragen. Dann wird wieder paarweise verglichen, wer wen schlägt, in der Tabelle unten wieder rot markiert. Violett markiert ist jeder Gleichstand.

555
575
555
655

Ergebnis

Potentielle Sieger nach der Schulze-Methode sind somit Kandidat und Kandidat , da

ist für jeden anderen Kandidaten und
ist für jeden anderen Kandidaten .

Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .

Wegen ist Kandidat besser als Kandidat .

Mögliche Schulze-Rankings sind somit

  • ,
  • ,
  • ,
  • ,
  • und
  • .

Implementierung

Sei C die Anzahl der Kandidaten. Dann lassen sich die Stärken der stärksten Wege mit Hilfe des Algorithmus von Floyd und Warshall berechnen.

Input: d[i,j] ist die Anzahl der Wähler, die den Kandidaten i dem Kandidaten j strikt vorziehen.

Output: p[i,j] ist die Stärke des stärksten Weges vom Kandidaten i zum Kandidaten j.

Beispiel einer Implementierung in Pascal

for i := 1 to C do
begin
   for j := 1 to C do
   begin
      if ( i <> j ) then
      begin
         if ( d[i,j] > d[j,i] ) then
         begin
            p[i,j] := d[i,j]
         end
         else
         begin
            p[i,j] := 0
         end
      end
   end
end

for i := 1 to C do
begin
   for j := 1 to C do
   begin
      if ( i <> j ) then
      begin
         for k := 1 to C do
         begin
            if ( i <> k ) then
            begin
               if ( j <> k ) then
               begin
                  p[j,k] := max ( p[j,k], min ( p[j,i], p[i,k] ) )
               end
            end
         end
      end
   end
end

Heuristiken und Eigenschaften

Spezielle Heuristiken der Schulze-Methode sind auch bekannt unter den Namen Beatpath, Beatpaths, Beatpath Method, Beatpath Winner, Path Voting, Path Winner, Schwartz Sequential Dropping (SSD) und Cloneproof Schwartz Sequential Dropping (CSSD).

Die Schulze-Methode erfüllt die folgenden Kriterien[4][5] (Zur Erläuterung der wichtigsten Kriterien siehe Abschnitt Qualitätskriterien im Artikel Sozialwahltheorie):

  1. Majority criterion
  2. Mutual majority criterion
  3. Monotonicity criterion (auch bezeichnet als non-negative responsiveness, mono-raise)
  4. Pareto criterion
  5. Condorcet-Kriterium
  6. Condorcet-Verlierer-Kriterium
  7. Smith criterion (auch bezeichnet als Generalized Condorcet criterion)
  8. Local independence from irrelevant alternatives
  9. Schwartz-Kriterium
  10. Strategy-Free criterion
  11. Generalized Strategy-Free criterion
  12. Strong Defensive Strategy criterion
  13. Weak Defensive Strategy criterion
  14. Summability criterion
  15. Independence of clones
  16. nicht-diktatorisch
  17. Universalität
  18. Woodall’s plurality criterion
  19. Woodall’s CDTT criterion
  20. Minimal Defense criterion
  21. Resolvability
  22. Reversal symmetry
  23. mono-append
  24. mono-add-plump

Die Schulze-Methode verletzt

  1. das Konsistenzkriterium,
  2. das Partizipationskriterium,
  3. die Unabhängigkeit von irrelevanten Alternativen
  4. sowie das Favorite-betrayal-Kriterium.

Anwendungen

Muster für die elektronischen Stimmzettel für die Wahlen zum Kuratorium der Wikimedia Foundation

Die Schulze-Methode wird derzeit nicht in staatlichen Wahlen angewandt. Sie findet jedoch mehr und mehr Anwendung in Privatorganisationen. Sie ist u. a. in folgenden Organisationen benutzt worden:

Siehe auch

Literatur

Commons: Schulze method – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

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