quanta_classifier_v6.py

# quanta_classifier_v6.py

import neat
import numpy as np
import os
import logging
import pickle
import datetime
import traceback

# --- YENİ: Scikit-learn importları ---
from sklearn.datasets import make_classification
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.metrics import accuracy_score, classification_report, confusion_matrix

# --- Loglama Ayarları ---
log_filename = f"quanta_log_v6_classifier_{datetime.datetime.now():%Y%m%d_%H%M%S}.log"
logging.basicConfig(
    level=logging.INFO,
    format='%(asctime)s - %(levelname)s - [%(filename)s:%(lineno)d] - %(message)s',
    handlers=[
        logging.FileHandler(log_filename),
        logging.StreamHandler()
    ]
)
logger = logging.getLogger(__name__)

logger.info("="*70)
logger.info("Quanta Classifier Başlatılıyor (Sürüm 6 - Veri Seti ile Sınıflandırma)")
logger.info(f"Başlangıç Zamanı: {datetime.datetime.now()}")
logger.info("="*70)

# --- Global Değişkenler (Veri Seti) ---
# Not: Global değişkenler büyük projelerde önerilmez, ancak NEAT'in
# fitness fonksiyonuna kolayca veri aktarmak için bu örnekte kullanılmıştır.
# Daha büyük projelerde sınıf yapısı veya functools.partial tercih edilebilir.
X_train, X_test, y_train, y_test = None, None, None, None

# --- Veri Seti Oluşturma ve Hazırlama ---
def prepare_data(n_samples=500, n_features=2, n_informative=2, n_redundant=0, random_state=42):
    """
    Scikit-learn kullanarak sentetik bir sınıflandırma veri seti oluşturur ve böler.
    """
    global X_train, X_test, y_train, y_test
    logger.info(f"{n_samples} örnekli, {n_features} özellikli sentetik veri seti oluşturuluyor...")

    X, y = make_classification(
        n_samples=n_samples,
        n_features=n_features,
        n_informative=n_informative,
        n_redundant=n_redundant,
        n_clusters_per_class=1, # Sınıf başına küme sayısı
        flip_y=0.05, # Gürültü ekle (etiketlerin %5'ini ters çevir)
        random_state=random_state
    )

    X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(
        X, y, test_size=0.3, random_state=random_state, stratify=y # Sınıf oranlarını koru
    )
    logger.info(f"Veri seti bölündü: {len(X_train)} eğitim, {len(X_test)} test örneği.")
    logger.info(f"Girdi Boyutu (Özellik Sayısı): {X_train.shape[1]}")
    logger.info(f"Sınıf Dağılımı (Eğitim): {np.bincount(y_train)}")


# --- NEAT Fitness Fonksiyonu (Sınıflandırma için) ---
def eval_genomes_classification(genomes, config):
    """
    Genomları eğitim verisi üzerindeki sınıflandırma doğruluğuna göre değerlendirir.
    """
    global X_train, y_train # Global eğitim verisini kullan

    if X_train is None or y_train is None:
         logger.error("Eğitim verisi yüklenmemiş! Fitness hesaplanamıyor.")
         # Tüm genomlara düşük fitness ver
         for genome_id, genome in genomes:
              genome.fitness = -1.0
         return

    for genome_id, genome in genomes:
        genome.fitness = 0.0 # Başlangıç fitness
        try:
            net = neat.nn.FeedForwardNetwork.create(genome, config)
        except Exception as e:
            logger.error(f"Genome {genome_id} ağ oluşturma hatası: {e}")
            genome.fitness = -1.0 # Ceza
            continue

        correct_predictions = 0
        # Eğitim verisi üzerinde tahmin yap
        for xi, yi in zip(X_train, y_train):
            try:
                output = net.activate(xi)
                # Binary sınıflandırma: Tek sigmoid çıkışı 0.5 eşiği ile yorumla
                prediction = 1 if output[0] >= 0.5 else 0
                if prediction == yi:
                    correct_predictions += 1
            except Exception as e:
                # logger.warning(f"G:{genome_id} Aktivasyon hatası: {e}")
                pass # Hatalı aktivasyonları sayma

        # Fitness = Doğruluk Oranı (Accuracy)
        accuracy = correct_predictions / len(y_train)
        genome.fitness = accuracy
        # logger.debug(f"Genome {genome_id}: Accuracy = {accuracy:.4f}, Fitness = {genome.fitness:.4f}")


# --- NEAT Çalıştırma Fonksiyonu ---
def run_neat(config_file, generations=100):
    """
    NEAT evrimini başlatır, yönetir ve sonucu değerlendirir.
    """
    logger.info(f"NEAT yapılandırması yükleniyor: {config_file}")
    config = None
    try:
        config = neat.Config(neat.DefaultGenome, neat.DefaultReproduction,
                             neat.DefaultSpeciesSet, neat.DefaultStagnation,
                             config_file)
        logger.info(f"Yapılandırma: Giriş={config.genome_config.num_inputs}, Çıkış={config.genome_config.num_outputs}, Pop={config.pop_size}, Eşik={config.fitness_threshold}")
        # Yapılandırmadaki girdi sayısı ile veri setinin özellik sayısını kontrol et
        if config.genome_config.num_inputs != X_train.shape[1]:
             logger.error(f"Yapılandırma hatası: Config'deki girdi sayısı ({config.genome_config.num_inputs}) veri özelliği sayısı ({X_train.shape[1]}) ile eşleşmiyor!")
             return None
        # Binary sınıflandırma için çıktı sayısını kontrol et
        if config.genome_config.num_outputs != 1:
             logger.warning(f"Yapılandırma uyarısı: Binary sınıflandırma için çıktı sayısı ({config.genome_config.num_outputs}) genellikle 1 olmalıdır.")

    except Exception as e:
        logger.critical(f"Yapılandırma dosyası yüklenemedi: {config_file} - Hata: {e}")
        return None

    logger.info("Yeni popülasyon oluşturuluyor...")
    p = neat.Population(config)

    # Raporlayıcılar
    p.add_reporter(neat.StdOutReporter(True)) # Konsola detaylı raporlama
    stats = neat.StatisticsReporter() # İstatistikleri toplar (ileride görselleştirme için)
    p.add_reporter(stats)
    checkpoint_prefix = 'neat-checkpoint-v6-'
    p.add_reporter(neat.Checkpointer(generation_interval=20, filename_prefix=checkpoint_prefix)) # 20 nesilde bir checkpoint
    logger.info(f"Checkpoint dosyaları '{checkpoint_prefix}*' olarak kaydedilecek.")

    logger.info(f"Evrim başlıyor (Maksimum {generations} nesil)...")
    winner = None
    try:
        # Fitness fonksiyonunu (eval_genomes_classification) çalıştır
        winner = p.run(eval_genomes_classification, generations)
        logger.info(' ' + "="*30 + " Evrim Tamamlandı " + "="*30)
    except Exception as e:
        logger.critical(f"Evrim sırasında kritik bir hata oluştu: {e}")
        logger.error(traceback.format_exc())
        if not winner and p and p.best_genome:
             logger.warning("Evrim hata ile durdu, bulunan son en iyi genom kullanılıyor.")
             winner = p.best_genome

    # En iyi genomu işle
    if winner:
        logger.info(f'En iyi genom bulundu/kullanıldı (Fitness - Eğitim Doğruluğu: {winner.fitness:.6f}):')
        num_nodes = len(winner.nodes)
        num_connections = len(winner.connections)
        logger.info(f'Kazanan Karmaşıklığı: {num_nodes} Düğüm, {num_connections} Bağlantı')

        # En iyi genomu kaydet
        winner_filename = "winner_classifier_v6.pkl"
        try:
            with open(winner_filename, 'wb') as f:
                pickle.dump(winner, f)
            logger.info(f"En iyi genom '{winner_filename}' dosyasına başarıyla kaydedildi.")
        except Exception as e:
            logger.error(f"En iyi genom kaydedilemedi: {e}")

        # --- YENİ: En İyi Genomun TEST SETİ Üzerinde Değerlendirilmesi ---
        logger.info(" " + "="*20 + " En İyi Genomun Test Seti Performansı " + "="*20)
        try:
            if config is None:
                 logger.error("Yapılandırma yüklenemediği için final test atlanıyor.")
                 raise RuntimeError("Config object is None.")

            winner_net = neat.nn.FeedForwardNetwork.create(winner, config)

            # Test seti üzerinde tahmin yap
            y_pred = []
            logger.info(f"Test seti ({len(X_test)} örnek) üzerinde tahminler yapılıyor...")
            for xi in X_test:
                output = winner_net.activate(xi)
                prediction = 1 if output[0] >= 0.5 else 0
                y_pred.append(prediction)

            # Performans metriklerini hesapla ve raporla
            accuracy_test = accuracy_score(y_test, y_pred)
            conf_matrix = confusion_matrix(y_test, y_pred)
            class_report = classification_report(y_test, y_pred)

            logger.info(f"\n--- Test Seti Sonuçları ---")
            logger.info(f"Doğruluk (Accuracy): {accuracy_test:.4f}")
            logger.info(f"\nKarışıklık Matrisi (Confusion Matrix):\n{conf_matrix}")
            logger.info(f"\nSınıflandırma Raporu:\n{class_report}")
            logger.info("---------------------------\n")

        except Exception as e:
            logger.error(f"En iyi genom test edilirken hata oluştu: {e}")
            logger.error(traceback.format_exc())
    else:
        logger.warning("Evrim sonunda test edilecek bir kazanan genom bulunamadı.")

    logger.info("="*70)
    logger.info("Quanta Classifier Adım 6 (Veri Seti ile Sınıflandırma) tamamlandı.")
    logger.info(f"Bitiş Zamanı: {datetime.datetime.now()}")
    logger.info("="*70)
    # return winner


if __name__ == '__main__':
    # Betiğin bulunduğu dizini al
    local_dir = os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
    # V6 config dosyasının tam yolunu oluştur
    config_path = os.path.join(local_dir, 'config-classification-v6.txt')

    if not os.path.exists(config_path):
        logger.critical(f"Yapılandırma dosyası bulunamadı: {config_path}")
    else:
        try:
            # 1. Veri setini hazırla
            prepare_data(n_samples=1000, n_features=2, n_informative=2, random_state=123)

            # 2. NEAT evrimini çalıştır (Config'deki eşiğe ulaşana kadar veya max nesil)
            # MAX_GENERATIONS sabitini burada da tanımlayabiliriz:
            MAX_GENERATIONS_RUN = 150 # Deneme için 150 nesil, gerekirse artırılır
            run_neat(config_path, generations=MAX_GENERATIONS_RUN)

        except ImportError as ie:
             logger.critical(f"Gerekli kütüphane bulunamadı: {ie}")
             logger.critical("Lütfen 'pip install scikit-learn numpy neat-python' komutu ile kurun.")
        except Exception as main_e:
            logger.critical(f"Ana program akışında beklenmedik bir hata oluştu: {main_e}")
            logger.error(traceback.format_exc())