MLB 2023 season rating calculation

mlb_rating.rb

#require 'pp'
require 'open-uri'
require 'openssl'
require 'matrix'

Encoding.default_external = 'UTF-8'
Encoding.default_internal = 'UTF-8'

#######################################
##
##  勝敗データ取得
##
class Stats

  def initialize(h,v)
    @stats = {}
    url = "https://baseball.yahoo.co.jp/mlb/teams/20210%02d/stats?vsteam=20210%02d" % [h,v]
    open(url, 'r:utf-8' ,{:ssl_verify_mode=>OpenSSL::SSL::VERIFY_NONE}) do |source|
      source.read.each_line do |line|
        case line
        when /<h2 class="bb-title02__title">(.+?)<\/h2>/
          @team = $1
        when /"selected">vs.(.+?)<\/option>/
          @vs = $1
        when /<th class="bb-quarterTable__head" scope="row">(試合|勝利|敗戦|引分)<\/th>/
          @mode = $1
        when /<span class="bb-quarterTable__dataLabel">(\d+?)<\/span>/
          if @mode
            @stats[@mode] ||= $1.to_i
            @mode = nil
          end
        end
      end
    end
  end

  def dump
    {:team=>@team, :vs=>@vs, :stats=>@stats}
  end

  RegularSeason =
    (Array.new(30) {|h| Array.new(30) {|v| h==v ? nil : Stats.new(h+1,v+1).dump}})

  PostSeason = [
    {'テキサス・レンジャーズ'        =>4, 'アリゾナ・ダイヤモンドバックス'=>1},

    {'テキサス・レンジャーズ'        =>4, 'ヒューストン・アストロズ'      =>3},
    {'アリゾナ・ダイヤモンドバックス'=>4, 'フィラデルフィア・フィリーズ'  =>3},

    {'テキサス・レンジャーズ'        =>3, 'ボルティモア・オリオールズ'    =>0},
    {'アリゾナ・ダイヤモンドバックス'=>3, 'ロサンゼルス・ドジャース'      =>0},
    {'ヒューストン・アストロズ'      =>3, 'ミネソタ・ツインズ '           =>1},
    {'フィラデルフィア・フィリーズ'  =>3, 'アトランタ・ブレーブス'        =>1},

    {'テキサス・レンジャーズ'        =>2, 'タンパベイ・レイズ'            =>0},
    {'アリゾナ・ダイヤモンドバックス'=>2, 'ミルウォーキー・ブリュワーズ'  =>0},
    {'ミネソタ・ツインズ '           =>2, 'トロント・ブルージェイズ'      =>0},
    {'フィラデルフィア・フィリーズ'  =>2, 'マイアミ・マーリンズ'          =>0}
  ]
# pp Stats::RegularSeason
end

#######################################
##
##  レーティング計算
##
class RatingTable

  #######################################
  ##  クラス定数
  ##

  # レーティング単位(3勝1敗ペースの勝率に対するレーティング差)
  RateUnit    = 200.0

  # レーティング平均値(駒音掲示板の「みなかみ」さんの値に整合させたもの)
  RateMean    = 2600.0

  # 収束の許容誤差
  ErrorLimit  = 1e-5

  #######################################
  ##  勝敗表作成メソッド(Matrix形式)
  ##

  #
  # 初期設定
  #
  def initialize
    #
    # 勝敗表の初期化
    #
     @WinLossHash  = Stats::RegularSeason.map {|team|
      [(team[0]||team[1])[:team], {'Wins'=>0, 'Losses'=>0}]
    }.to_h  # 勝敗表(ハッシュ形式)

    @Target  = @WinLossHash.keys
    @Size    = @Target.size

    #
    # 勝敗表の更新 : RegularSeason
    #
   (0...@Size).each do |i|
      (i+1...@Size).each do |j|
        team = @Target[i]
        vs   = @Target[j]

        @WinLossHash[team]['Wins'  ] += Stats::RegularSeason[i][j][:stats]['勝利']
        @WinLossHash[team]['Losses'] += Stats::RegularSeason[i][j][:stats]['敗戦']
        @WinLossHash[team][vs      ]  = Stats::RegularSeason[i][j][:stats]['勝利']

        @WinLossHash[vs]['Wins'    ] += Stats::RegularSeason[j][i][:stats]['勝利']
        @WinLossHash[vs]['Losses'  ] += Stats::RegularSeason[j][i][:stats]['敗戦']
        @WinLossHash[vs][team      ]  = Stats::RegularSeason[j][i][:stats]['勝利']
      end
    end

    #
    # 勝敗表の更新 : PostSeason
    #
    Stats::PostSeason.each do |series|
      team, vs = series.keys
      @WinLossHash[team]['Wins'  ] += series[team]
      @WinLossHash[team]['Losses'] += series[vs  ]
      @WinLossHash[team][vs      ] += series[team]

      @WinLossHash[vs]['Wins'    ] += series[vs  ]
      @WinLossHash[vs]['Losses'  ] += series[team]
      @WinLossHash[vs][team      ] += series[vs  ]
    end

    #
    # 勝敗表のマトリクス化
    #
    @WinLossMatrix = Matrix[*
      ((0...@Size).collect do |k|
        ((0...@Size).collect do |i|
          @WinLossHash[@Target[k]][@Target[i]] || 0
        end)
      end)
    ]
  end

  #######################################
  ## レーティング値を計算する
  ##
  def rating

    # レートテーブルの初期値(オール 0)
    @Rate = Vector[*Array.new(@Size,0)]

    begin
      # レーティング・テーブルが予測する勝率行列
      @WinRateMatrix = Matrix[*
        (@Rate.collect do |x|
          (@Rate.collect do |y|
            #     exp(x)
            # ---------------
            # exp(x) + exp(y)
            1/(1+Math.exp(y-x))
          end)
        end)
      ]

      # 収束補正量の理論値
      errorVector = Vector[*
        ((0...@Size).collect do |k|

          numerator   = 0 # 分子
          #---------------------
          denominator = 0 # 分母

          (0...@Size).each do |i|
             numerator   += @WinLossMatrix[k,i] * @WinRateMatrix[i,k] - 
                            @WinRateMatrix[k,i] * @WinLossMatrix[i,k]
             #------------------------------------------------------
             denominator += @WinRateMatrix[i,k] * @WinRateMatrix[k,i] * 
                           (@WinLossMatrix[k,i] + @WinLossMatrix[i,k])
          end

          # 0/0 形の場合は、補正なしとする
          (numerator == 0) ? 0 : numerator / denominator # <=これが問題
        end)
      ]

      # 収束補正量の平均値を 0 とする(平行移動しても結果は変わらない)
      errorMean = 0
      Array(errorVector).each do |error|
        errorMean += error
      end
      errorVector -= Vector[*Array.new(@Size,errorMean/@Size)]

      # 収束補正の実行
      @Rate += errorVector

      $stderr.printf "|error| : %5.2e\n", errorVector.r

    end while (errorVector.r > ErrorLimit)
    $stderr.printf "\n"
    self
  end

  #######################################
  ## 解析結果
  ##
  def result

    # レーティングの降順インデックスをつくる
    index = (0...@Size).sort do |x,y|
      @Rate[y] <=> @Rate[x]
    end

    # 結果
    printf "以下の#{@Size}チームを評価しました:\n\n"
    (0...@Size).each do |k|
      name = @Target[index[k]]
      printf("%3d [%5d] %3d勝%3d敗 %-30s \n",
             k+1,
             @Rate[index[k]] / Math.log(3) * RateUnit + RateMean,
             @WinLossHash[name]['Wins'],
             @WinLossHash[name]['Losses'],
             name)
    end
  end
end

##########################################
##
##  メイン・ルーチン
##
##

RatingTable.new.rating.result

#  1 [ 2701] 105勝 61敗 ①アトランタ・ブレーブス
#  2 [ 2684] 101勝 64敗 ❶ボルティモア・オリオールズ
#  3 [ 2677] 100勝 65敗 ②ロサンゼルス・ドジャース
#  4 [ 2677]  99勝 65敗 ➍タンパベイ・レイズ
#  5 [ 2653] 103勝 76敗 ❺テキサス・レンジャーズ
#  6 [ 2651]  98勝 77敗 ④フィラデルフィア・フィリーズ
#  7 [ 2645]  92勝 72敗 ➂ミルウォーキー・ブリュワーズ
#  8 [ 2635]  89勝 75敗 ➏トロント・ブルージェイズ
#  9 [ 2635]  96勝 77敗 ➋ヒューストン・アストロズ
# 10 [ 2625]  94勝 85敗 ⑥アリゾナ・ダイヤモンドバックス
# 11 [ 2625]  88勝 74敗 　シアトル・マリナーズ
# 12 [ 2615]  84勝 80敗 ⑤マイアミ・マーリンズ
# 13 [ 2614]  90勝 78敗 ➌ミネソタ・ツインズ
# 14 [ 2610]  83勝 79敗 　シカゴ・カブス
# 15 [ 2610]  82勝 80敗 　ニューヨーク・ヤンキース
# 16 [ 2608]  82勝 80敗 　サンディエゴ・パドレス
# 17 [ 2606]  82勝 80敗 　シンシナティ・レッズ
# 18 [ 2593]  79勝 83敗 　サンフランシスコ・ジャイアンツ
# 19 [ 2593]  78勝 84敗 　ボストン・レッドソックス
# 20 [ 2582]  76勝 86敗 　ピッツバーグ・パイレーツ
# 21 [ 2581]  75勝 87敗 　ニューヨーク・メッツ
# 22 [ 2574]  78勝 84敗 　デトロイト・タイガース
# 23 [ 2566]  76勝 86敗 　クリーブランド・ガーディアンズ
# 24 [ 2564]  71勝 91敗 　ワシントン・ナショナルズ
# 25 [ 2561]  73勝 89敗 　ロサンゼルス・エンゼルス
# 26 [ 2559]  71勝 91敗 　セントルイス・カージナルス
# 27 [ 2508]  59勝103敗 　コロラド・ロッキーズ
# 28 [ 2499]  61勝101敗 　シカゴ・ホワイトソックス
# 29 [ 2477]  56勝106敗 　カンザスシティ・ロイヤルズ
# 30 [ 2456]  50勝112敗 　オークランド・アスレチックス