Random sampling of graph partitions under constraints has become a popular tool for evaluating legislative redistricting plans. Analysts detect partisan gerrymandering by comparing a proposed redistricting plan with an ensemble of sampled alternative plans. For successful application, sampling methods must scale to large maps with many districts, incorporate realistic legal constraints, and accurately and efficiently sample from a selected target distribution. Unfortunately, most existing methods struggle in at least one of these areas. We present a new Sequential Monte Carlo (SMC) algorithm that generates a sample of redistricting plans converging to a realistic target distribution. Because it draws many plans in parallel, the SMC algorithm can efficiently explore the relevant space of redistricting plans better than the existing Markov chain Monte Carlo (MCMC) algorithms that generate plans sequentially. Our algorithm can simultaneously incorporate several constraints commonly imposed in real-world redistricting problems, including equal population, compactness, and preservation of administrative boundaries. We validate the accuracy of the proposed algorithm by using a small map where all redistricting plans can be enumerated. We then apply the SMC algorithm to evaluate the partisan implications of several maps submitted by relevant parties in a recent high-profile redistricting case in the state of Pennsylvania. We find that the proposed algorithm converges to the target distribution faster and with fewer samples than a state-of-the-art MCMC algorithm. Open-source software is available for implementing the proposed methodology.


翻译:分析员通过将拟议的重新划分计划与一系列抽样替代计划进行比较,发现有偏差。为了成功应用,抽样方法必须与许多地区的大地图进行比例化,纳入现实的法律限制,并准确和高效地从选定的目标分布中抽取样本。不幸的是,大多数现有方法至少在其中的一个地区挣扎。我们提出了一个新的序列式蒙特卡洛(SMC)算法,产生重新划分计划的样本,以便与现实的目标分布相融合。由于它同时绘制了许多计划,SMC算法可以有效地探索重新划分计划的有关空间,比现有的马尔科夫链-蒙特卡洛(MC)算法(Monte Carlo)算法(Conte Carlo(MC)算法)相继产生计划。我们的算法可以同时纳入在现实世界重新划分问题中通常设置的若干限制,包括人口平等、紧凑、保护行政边界。我们用一个小的地图来验证拟议的算法的准确性。我们随后运用SMC算法来评估新的重新划分计划,因为它同时绘制了许多计划。我们运用SMC的公开性算法来评估重新划分计划的有关空间计划所涉及的空间空间空间空间,比相关缔约方提出的数级算法更快。我们用最近提出的州级算法在比较中找到的州级图中,比较比较比较的州级算法,在比较地标的州级图中找到区划法在比较方法,以较快标法的标法的进度法的标法在比较方法在比较法中找到。

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