运筹系列79:使用Julia进行column generation求解

news2024/11/25 10:55:04

1. 案例建模

我们对cutting stock问题进行建模。rolls的尺寸为W,每个型号的需求量和尺寸分别为d和w,如下:

struct Piece
    w::Float64
    d::Int
end

struct Data
    pieces::Vector{Piece}
    W::Float64
end

function Base.show(io::IO, d::Data)
    println(io, "Data for the cutting stock problem:")
    println(io, "  W = $(d.W)")
    println(io, "with pieces:")
    println(io, "   i   w_i d_i")
    println(io, "  ------------")
    for (i, p) in enumerate(d.pieces)
        println(io, lpad(i, 4), " ", lpad(p.w, 5), " ", lpad(p.d, 3))
    end
    return
end

function get_data()
    data = [
        75.0 38
        75.0 44
        75.0 30
        75.0 41
        75.0 36
        53.8 33
        53.0 36
        51.0 41
        50.2 35
        32.2 37
        30.8 44
        29.8 49
        20.1 37
        16.2 36
        14.5 42
        11.0 33
        8.6 47
        8.2 35
        6.6 49
        5.1 42
    ]
    return Data([Piece(data[i, 1], data[i, 2]) for i in axes(data, 1)], 100.0)
end

data = get_data()

模型为:
在这里插入图片描述
建模入下:

I = length(data.pieces)
J = 1000  # Some large number
model = Model(GLPK.Optimizer)
@variable(model, x[1:I, 1:J] >= 0, Int)
@variable(model, y[1:J], Bin)
@constraint(
    model,
    [j in 1:J],
    sum(data.pieces[i].w * x[i, j] for i in 1:I) <= data.W * y[j],
)
@constraint(model, [i in 1:I], sum(x[i, j] for j in 1:J) >= data.pieces[i].d)
@objective(model, Min, sum(y[j] for j in 1:J))
model

2. 转为列生成

2.1 另一种建模方式

枚举每一roll可能的切割方式𝑝=1,…,𝑃,称为 cutting patterns。 𝑎 𝑖 , 𝑝 𝑎_{𝑖,𝑝} ai,p指的是有多少个piece i在cutting pattern p中,则模型为:
在这里插入图片描述

最开始我们只列出少数几种pattern,然后通过一定的方式生成更多的pattern不断求解。初始的pattern可以简单设置,比如每个pattern中只有一个型号:

patterns = Vector{Int}[]
for i in 1:I
    pattern = zeros(Int, I)
    pattern[i] = floor(Int, min(data.W / data.pieces[i].w, data.pieces[i].d))
    push!(patterns, pattern)
end
P = length(patterns)

model = Model(GLPK.Optimizer)
set_silent(model)
@variable(model, x[1:P] >= 0)
@objective(model, Min, sum(x))
@constraint(model, demand[i = 1:I], patterns[i]' * x == data.pieces[i].d)
model

2.2 生成新column的子问题

子问题称为pricing problem,令 y i y_i yi为新的column中第i个型号的数量,则必须满足总尺寸<=W
主问题的对偶解可以理解为:第i个piece每一个单位的需求对应的rolls数目。
那么子问题中的column满足原先 y i y_i yi个需求,总共会节省的rolls数目,将其最大化:
在这里插入图片描述
如果这个目标函数>1,那么这就是个省钱的交易。

function solve_pricing(data::Data, π::Vector{Float64})
    I = length(π)
    model = Model(GLPK.Optimizer)
    set_silent(model)
    @variable(model, y[1:I] >= 0, Int)
    @constraint(model, sum(data.pieces[i].w * y[i] for i in 1:I) <= data.W)
    @objective(model, Max, sum(π[i] * y[i] for i in 1:I))
    optimize!(model)
    if objective_value(model) > 1
        return round.(Int, value.(y))
    end
    return nothing
end

2.3 求解过程

while true
    # Solve the linear relaxation
    optimize!(model)
    # Obtain a new dual vector
    π = dual.(demand)
    # Solve the pricing problem
    new_pattern = solve_pricing(data, π)
    # Stop iterating if there is no new pattern
    if new_pattern === nothing
        break
    end
    push!(patterns, new_pattern)
    # Create a new column
    push!(x, @variable(model, lower_bound = 0))
    # Update the objective coefficients
    set_objective_coefficient(model, x[end], 1.0)
    # Update the non-zeros in the coefficient matrix
    for i in 1:I
        if new_pattern[i] > 0
            set_normalized_coefficient(demand[i], x[end], new_pattern[i])
        end
    end
end

patterns数组用来存储每次新添加的组合方式。将结果打印出来:

set_integer.(x)
optimize!(model)
for p in 1:length(x)
    v = round(Int, value(x[p]))
    if v > 0
        println(lpad(v, 2), " roll(s) of pattern $p, each roll of which makes:")
        for i in 1:I
            if patterns[p][i] > 0
                println("  ", patterns[p][i], " unit(s) of piece $i")
            end
        end
    end
end
total_rolls = sum(ceil.(Int, value.(x)))

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/385289.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

hls.js如何播放m3u8文件(实例)?

HLS&#xff08;HTTP Live Streaming&#xff09;是一种视频流传输协议&#xff0c;是苹果推出的适用于iOS与macOS平台的流媒体传输协议。它将视频分割成若干个小段&#xff0c;每个小段大小一般为2~10秒不等&#xff0c;并通过HTTP协议进行传输。通过在每个小段之间插入若干秒…

C++学习笔记-多线程

传统的C&#xff08;C11之前&#xff09;中并没有引入线程这个概念&#xff0c;在C11出来之前&#xff0c;如果我们想要在C中实现多线程&#xff0c;需要借助操作系统平台提供的API&#xff0c;比如Linux的<pthread.h>&#xff0c;或者windows下的<windows.h> 。 …

数据结构——链表讲解(1)

作者&#xff1a;几冬雪来 时间&#xff1a;2023年3月3日 内容&#xff1a;数据结构链表讲解 目录 前言&#xff1a; 链表的概念&#xff1a; 1.为什么要有链表&#xff1a; 2.链表的运行原理&#xff1a; 3.链表的形态多少&#xff1a; 4.单链表的代码书写&#xff1…

QML定时器

QML使用Timer使用定时器 Timer 计时器可用于触发操作一次&#xff0c;或以给定的间隔重复触发。 常用属性&#xff1a; interval 设置触发器之间的间隔&#xff08;以毫秒为单位&#xff09;。 默认间隔为 1000 毫秒。 repeat 设置重复&#xff0c;为真&#xff0c;则以指定的…

【力扣】stack容器的探索之有效的括号

作者&#xff1a;狮子也疯狂 专栏&#xff1a;《算法详解》 愿你生如夏花之绚烂&#xff0c;幸运永远与你相伴&#xff0c;疯狂常在。 目录一. &#x1f981; Stack容器的来历1.1 操作栈的方法二. &#x1f981; Stack的使用2.1 题目2.2 分析2.3 详细算法实现2.4 力扣AC截图三…

vscode与C++安装与使用【不好用来骂我】

网上教程很多&#xff0c;但是都不太好用&#xff0c;这是我垃圾堆里淘金淘出来的教程&#xff1a; 安装软件 安装 Visual Studio Code: 你需要下载并安装 Visual Studio Code&#xff0c;可以在官网下载 https://code.visualstudio.com/download。 安装 C 扩展: 在 Visual S…

【基础算法】单链表的OJ练习(2) # 链表的中间结点 # 链表中倒数第k个结点 #

文章目录前言链表的中间结点链表中倒数第k个结点写在最后前言 对于单链表的OJ练习&#xff0c;需要深刻理解做题的思路&#xff0c;这样我们才能够在任何场景都能够熟练的解答有关链表的问题。 关于OJ练习&#xff08;1&#xff09;&#xff1a;-> 传送门 <-&#xff0c…

支持向量机简单介绍

1.概述 支持向量机&#xff08;SVM&#xff0c;支持向量网络&#xff09;&#xff0c;是机器学习中获得关注最多的算法没有之一。它源于统计学习理论。 | | | 功能有监督学习线性二分类与多分类&#xff08;Linear Support Vector Classification&#xff09;非线性二分类与多…

你真的会用三元运算符吗?

在我们日常搬砖中&#xff0c;我们经常会看到三元运算符&#xff0c;但是你了解三元运算符到底是怎么用吗&#xff1f;接下来我们就下来详细介绍一下三元运算符大厂面试题分享 面试题库前后端面试题库 &#xff08;面试必备&#xff09; 推荐&#xff1a;★★★★★地址&#x…

职场人必备的6款实用办公app,每一款都是心头爱

打工人不容易啊&#xff0c;不提高工作效率怕是要被淘汰了。今天给大家分享6款职场人必备的实用办公APP&#xff0c;免费效率神器让工作事半功倍。这些APP每一款都是我的心头爱&#xff0c;肯定会让人大开眼界的&#xff0c;超级实用&#xff0c;直接往下看吧。1、向日葵远程控…

docker前端开发环境搭建

docker 做本地开发环境的好处&#xff1a; 隔离环境 各项目所需node等版本不一&#xff0c;切换起来比较麻烦&#xff0c;虽用 nvm可 来解决&#xff0c;但使用 docker 更优 快速配置环境 新电脑&#xff0c;新系统&#xff0c;新环境&#xff0c;第一件事就是配置开发环境。下…

[Java代码审计]—MCMS

环境搭建 MCMS 5.2.4&#xff1a;https://gitee.com/mingSoft/MCMS/tree/5.2.4/利用 idea 打开项目 创建数据库 mcms&#xff0c;导入 doc/mcms-5.2.8.sql 修改 src/main/resources/application-dev.yml 中关于数据库设置参数 启动项目登录后台 http://localhost:8080/ms/l…

【NLP】自动化计算文本文件TTR的bash脚本

自动化计算文本文件TTR的bash脚本 简介 这是一个可以计算文本文件TTR的bash脚本&#xff0c;文件名为&#xff1a;calculate_TTR.sh。它会接收一个文件名作为参数&#xff0c;并输出总单词数、特异单词数和TTR。 TTR是什么 TTR&#xff08;Type-Token Ratio&#xff09;是用…

javaweb期末复习重点

2022.12.12javaweb复习重点 10个选择题10个填空题10个判断2-3简答题2个程序题&#xff08;15分一个&#xff09; 1.HTML、Javascript、divcss ? 详细解释 HTML HTML(Hyper Text Mark-up Language)即超文本标记语言&#xff0c;是用于描述网页的一种标记语言。简单来说&…

九龙证券|全面推进技术研发,6G概念爆火!多家上市公司表示已布局

据商场研讨组织估计&#xff0c;2040年全球6G商场规划逾越3400亿美元。 6G概念指数逆市大涨5.61% 3月2日&#xff0c;6G概念指数逆市上涨5.61%。成份股中&#xff0c;本川智能、沃特股份、邦本科技、我国卫通涨停&#xff1b;信科移动-U大涨14.61%&#xff0c;亚光科技、信维通…

html常用标签2和语法练习

目录 1.表单标签 form标签 input标签 选择框 复选框:checkbox 按钮框:button 文件选择框 多行编辑框:textarea 2.html语法练习 展示简历信息 填写简历信息 ​编辑 3.HTML特殊字符 1.表单标签 表单是让用户输入信息的重要途径 表单域:包含表单元素的区域,重点是form…

手把手教你用js实现手机通讯录功能(附源码)

js实现手机通讯录效果图需求需求一&#xff1a;锚点通过#id配合a标签使用css中scroll-behavior属性的使用需求二需求三获取汉字拼音的首字母方法1&#xff1a;使用插件&#xff0c;这里推荐pinyin-pro方法2&#xff1a;使用unicode去重数组中冗余的对象法一&#xff1a;用Map去…

abap MODIFY常用语法解析

MODIFY 是既可以操作数据又可以操作内表的一个语法, 实现的逻辑都一样. 如果你内表或数据库中存在该行数据会对该行数据进行更新. 如果不存在,就会插入数据. , 1.如果it_tab是带有标题行的内表,是可以忽略FROM wa_tab工作区的 MODIFY it_tab .2.把工作区wa_tab中的数据更新…

中高级前端面试宝典之浏览器篇

中高级前端面试宝典 作为一名前端开发工程师&#xff0c;要掌握的知识点是多而杂的&#xff0c;在面试刷题阶段&#xff0c;经常没头没脑的&#xff0c;我将面试题系统化&#xff0c;分了好几个系列&#xff0c;祝愿大家&#xff08;包括我&#xff09;在这个疫情刚过去的互联网…

高通平台开发系列讲解(摄像头篇)QCM6490 上摄像头驱动开发

文章目录 一、Camera 硬件简介二、内核驱动移植2.1、确定设备树2.2、增加 camera 节点2.3、配置相关 GPIO沉淀、分享、成长,让自己和他人都能有所收获!😄 📢本篇将介绍 qcm6490 摄像头驱动开发。 一、Camera 硬件简介 摄像头连接器一般会包含 Mipi 信号、mclk、供电、re…