source: trunk/CbcHeuristicFPump.cpp @ 216

Last change on this file since 216 was 201, checked in by forrest, 15 years ago

mostly NDEBUG

  • Property svn:eol-style set to native
  • Property svn:executable set to *
  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 12.0 KB
Line 
1// Copyright (C) 2004, International Business Machines
2// Corporation and others.  All Rights Reserved.
3#if defined(_MSC_VER)
4// Turn off compiler warning about long names
5#  pragma warning(disable:4786)
6#endif
7#include <cassert>
8#include <cmath>
9#include <cfloat>
10
11#include "OsiSolverInterface.hpp"
12#include "CbcModel.hpp"
13#include "CbcMessage.hpp"
14#include "CbcHeuristicFPump.hpp"
15#include "CbcBranchActual.hpp"
16#include "CoinHelperFunctions.hpp"
17#include "CoinTime.hpp"
18
19
20// Default Constructor
21CbcHeuristicFPump::CbcHeuristicFPump() 
22  :CbcHeuristic(),
23   startTime_(0.0),
24   maximumTime_(0.0),
25   maximumPasses_(100),
26   downValue_(0.5),
27   roundExpensive_(false)
28{
29  setWhen(1);
30}
31
32// Constructor from model
33CbcHeuristicFPump::CbcHeuristicFPump(CbcModel & model,
34                                     double downValue,bool roundExpensive)
35  :CbcHeuristic(model),
36   startTime_(0.0),
37   maximumTime_(0.0),
38   maximumPasses_(100),
39   downValue_(downValue),
40   roundExpensive_(roundExpensive)
41{
42  setWhen(1);
43}
44
45// Destructor
46CbcHeuristicFPump::~CbcHeuristicFPump ()
47{
48}
49
50// Clone
51CbcHeuristic *
52CbcHeuristicFPump::clone() const
53{
54  return new CbcHeuristicFPump(*this);
55}
56
57// Copy constructor
58CbcHeuristicFPump::CbcHeuristicFPump(const CbcHeuristicFPump & rhs)
59:
60  CbcHeuristic(rhs),
61  startTime_(rhs.startTime_),
62  maximumTime_(rhs.maximumTime_),
63  maximumPasses_(rhs.maximumPasses_),
64  downValue_(rhs.downValue_),
65  roundExpensive_(rhs.roundExpensive_)
66{
67  setWhen(rhs.when());
68}
69// Resets stuff if model changes
70void 
71CbcHeuristicFPump::resetModel(CbcModel * model)
72{
73}
74
75/**************************BEGIN MAIN PROCEDURE ***********************************/
76
77// See if feasibility pump will give better solution
78// Sets value of solution
79// Returns 1 if solution, 0 if not
80int
81CbcHeuristicFPump::solution(double & solutionValue,
82                         double * betterSolution)
83{
84  if (!when()||(when()==1&&model_->phase()!=1))
85    return 0; // switched off
86  // See if at root node
87  bool atRoot = model_->getNodeCount()==0;
88  int passNumber = model_->getCurrentPassNumber();
89  // just do once
90  if (!atRoot||passNumber!=1)
91    return 0;
92  // probably a good idea
93  if (model_->getSolutionCount()) return 0;
94  // Clone solver - otherwise annoys root node computations
95  OsiSolverInterface * solver = model_->solver()->clone();
96  solver->setDblParam(OsiDualObjectiveLimit,1.0e50);
97  solver->resolve();
98  const double * lower = solver->getColLower();
99  const double * upper = solver->getColUpper();
100  const double * solution = solver->getColSolution();
101  double primalTolerance;
102  solver->getDblParam(OsiPrimalTolerance,primalTolerance);
103 
104  int numberColumns = model_->getNumCols();
105  int numberIntegers = model_->numberIntegers();
106  const int * integerVariable = model_->integerVariable();
107
108// 1. initially check 0-1
109  int i,j;
110  int general=0;
111  for (i=0;i<numberIntegers;i++) {
112    int iColumn = integerVariable[i];
113    const CbcObject * object = model_->object(i);
114#ifndef NDEBUG
115    const CbcSimpleInteger * integerObject = 
116      dynamic_cast<const  CbcSimpleInteger *> (object);
117    assert(integerObject);
118#endif
119    if (upper[iColumn]-lower[iColumn]>1.000001) {
120      general++;
121      break;
122    }
123  }
124  if (general*3>numberIntegers) {
125    delete solver;
126    return 0;
127  }
128
129// 2. space for rounded solution
130  double * newSolution = new double [numberColumns];
131  // space for last rounded solutions
132#define NUMBER_OLD 4
133  double ** oldSolution = new double * [NUMBER_OLD];
134  for (j=0;j<NUMBER_OLD;j++) {
135    oldSolution[j]= new double[numberColumns];
136    for (i=0;i<numberColumns;i++) oldSolution[j][i]=-COIN_DBL_MAX;
137  }
138
139// 3. Replace objective with an initial 0-valued objective
140  double * saveObjective = new double [numberColumns];
141  memcpy(saveObjective,solver->getObjCoefficients(),numberColumns*sizeof(double));
142  for (i=0;i<numberColumns;i++) {
143    solver->setObjCoeff(i,0.0);
144  }
145  bool finished=false;
146  double direction = solver->getObjSense();
147  int returnCode=0;
148  bool takeHint;
149  OsiHintStrength strength;
150  solver->getHintParam(OsiDoDualInResolve,takeHint,strength);
151  solver->setHintParam(OsiDoDualInResolve,false);
152  solver->messageHandler()->setLogLevel(0);
153
154// 4. Save objective offset so we can see progress
155  double saveOffset;
156  solver->getDblParam(OsiObjOffset,saveOffset);
157
158// 5. MAIN WHILE LOOP
159  int numberPasses=0;
160  bool newLineNeeded=false;
161  while (!finished) {
162    returnCode=0;
163    if (numberPasses>=maximumPasses_) {
164      break;
165    }
166    if (maximumTime_>0.0&&CoinCpuTime()>=startTime_+maximumTime_) break;
167    numberPasses++;
168    memcpy(newSolution,solution,numberColumns*sizeof(double));
169    int flip;
170    returnCode = rounds(newSolution,saveObjective,roundExpensive_,downValue_,&flip);
171    if (returnCode) {
172      // SOLUTION IS INTEGER
173      // Put back correct objective
174      for (i=0;i<numberColumns;i++)
175        solver->setObjCoeff(i,saveObjective[i]);
176      // solution - but may not be better
177      // Compute using dot product
178      solver->setDblParam(OsiObjOffset,saveOffset);
179      double newSolutionValue = direction*solver->OsiSolverInterface::getObjValue();
180      printf(" - solution found\n");
181      newLineNeeded=false;
182      if (newSolutionValue<solutionValue) {
183        if (general) {
184          int numberLeft=0;
185          for (i=0;i<numberIntegers;i++) {
186            int iColumn = integerVariable[i];
187            double value = floor(newSolution[iColumn]+0.5);
188            if(solver->isBinary(iColumn)) {
189              solver->setColLower(iColumn,value);
190              solver->setColUpper(iColumn,value);
191            } else {
192              if (fabs(value-newSolution[iColumn])>1.0e-7) 
193                numberLeft++;
194            }
195          }
196          if (numberLeft) {
197            returnCode = smallBranchAndBound(solver,200,newSolution,newSolutionValue,
198                                         solutionValue,"CbcHeuristicFpump");
199          }
200        }
201        if (returnCode) {
202          memcpy(betterSolution,newSolution,numberColumns*sizeof(double));
203          solutionValue=newSolutionValue;
204        }
205      } else {
206        returnCode=0;
207      }     
208      break;
209    } else {
210      // SOLUTION IS not INTEGER
211      // 1. check for loop
212      bool matched;
213      for (int k = NUMBER_OLD-1; k > 0; k--) {
214          double * b = oldSolution[k];
215          matched = true;
216          for (i = 0; i <numberIntegers; i++) {
217              int iColumn = integerVariable[i];
218              if(!solver->isBinary(iColumn))
219                continue;
220              if (newSolution[iColumn]!=b[iColumn]) {
221                matched=false;
222                break;
223              }
224          }
225          if (matched) break;
226      }
227      if (matched || numberPasses%100 == 0) {
228         // perturbation
229         printf("Perturbation applied");
230         newLineNeeded=true;
231         for (i=0;i<numberIntegers;i++) {
232             int iColumn = integerVariable[i];
233             if(!solver->isBinary(iColumn))
234               continue;
235             double value = max(0.0,CoinDrand48()-0.3);
236             double difference = fabs(solution[iColumn]-newSolution[iColumn]);
237             if (difference+value>0.5) {
238                if (newSolution[iColumn]<lower[iColumn]+primalTolerance) newSolution[iColumn] += 1.0;
239             else if (newSolution[iColumn]>upper[iColumn]-primalTolerance) newSolution[iColumn] -= 1.0;
240                  else abort();
241             }
242         }
243      } else {
244         for (j=NUMBER_OLD-1;j>0;j--) {
245             for (i = 0; i < numberColumns; i++) oldSolution[j][i]=oldSolution[j-1][i];
246         }
247         for (j = 0; j < numberColumns; j++) oldSolution[0][j] = newSolution[j];
248      }
249
250      // 2. update the objective function based on the new rounded solution
251      double offset=0.0;
252      for (i=0;i<numberIntegers;i++) {
253        int iColumn = integerVariable[i];
254        if(!solver->isBinary(iColumn))
255          continue;
256        double costValue = 1.0;
257        // deal with fixed variables (i.e., upper=lower)
258        if (fabs(lower[iColumn]-upper[iColumn]) < primalTolerance) {
259           if (lower[iColumn] > 1. - primalTolerance) solver->setObjCoeff(iColumn,-costValue);
260           else                                       solver->setObjCoeff(iColumn,costValue);
261           continue;
262        }
263        if (newSolution[iColumn]<lower[iColumn]+primalTolerance) {
264          solver->setObjCoeff(iColumn,costValue);
265        } else {
266          if (newSolution[iColumn]>upper[iColumn]-primalTolerance) {
267            solver->setObjCoeff(iColumn,-costValue);
268          } else {
269            abort();
270          }
271        }
272        offset += costValue*newSolution[iColumn];
273      }
274      solver->setDblParam(OsiObjOffset,-offset);
275      solver->resolve();
276      printf("\npass %3d: obj. %10.5lf --> ", numberPasses,solver->getObjValue());
277      newLineNeeded=true;
278
279    }
280  } // END WHILE
281  if (newLineNeeded)
282    printf(" - no solution found\n");
283  delete solver;
284  delete [] newSolution;
285  for ( j=0;j<NUMBER_OLD;j++) 
286    delete [] oldSolution[j];
287  delete [] oldSolution;
288  delete [] saveObjective;
289  return returnCode;
290}
291
292/**************************END MAIN PROCEDURE ***********************************/
293
294// update model
295void CbcHeuristicFPump::setModel(CbcModel * model)
296{
297  model_ = model;
298}
299
300/* Rounds solution - down if < downValue
301   returns 1 if current is a feasible solution
302*/
303int 
304CbcHeuristicFPump::rounds(double * solution,
305                          const double * objective,
306                          bool roundExpensive, double downValue, int *flip)
307{
308  OsiSolverInterface * solver = model_->solver();
309  double integerTolerance = model_->getDblParam(CbcModel::CbcIntegerTolerance);
310  double primalTolerance ;
311  solver->getDblParam(OsiPrimalTolerance,primalTolerance) ;
312  int numberIntegers = model_->numberIntegers();
313  const int * integerVariable = model_->integerVariable();
314
315  int i;
316
317  static int iter = 0;
318  int numberColumns = model_->getNumCols();
319  // tmp contains the current obj coefficients
320  double * tmp = new double [numberColumns];
321  memcpy(tmp,solver->getObjCoefficients(),numberColumns*sizeof(double));
322  int flip_up = 0;
323  int flip_down  = 0;
324  double  v = CoinDrand48() * 20;
325  int nn = 10 + (int) v;
326  int nnv = 0;
327  int * list = new int [nn];
328  double * val = new double [nn];
329  for (i = 0; i < nn; i++) val[i] = .001;
330
331  // return rounded solution
332  for (i=0;i<numberIntegers;i++) {
333    int iColumn = integerVariable[i];
334    if(!solver->isBinary(iColumn))
335      continue;
336    const CbcObject * object = model_->object(i);
337#ifndef NDEBUG
338    const CbcSimpleInteger * integerObject = 
339      dynamic_cast<const  CbcSimpleInteger *> (object);
340    assert(integerObject);
341#endif
342    double value=solution[iColumn];
343    double round = floor(value+primalTolerance);
344    if (value-round > .5) round += 1.;
345    if (round < integerTolerance && tmp[iColumn] < -1. + integerTolerance) flip_down++;
346    if (round > 1. - integerTolerance && tmp[iColumn] > 1. - integerTolerance) flip_up++;
347    if (flip_up + flip_down == 0) { 
348       for (int k = 0; k < nn; k++) {
349           if (fabs(value-round) > val[k]) {
350              nnv++;
351              for (int j = nn-2; j >= k; j--) {
352                  val[j+1] = val[j];
353                  list[j+1] = list[j];
354              } 
355              val[k] = fabs(value-round);
356              list[k] = iColumn;
357              break;
358           }
359       }
360    }
361    solution[iColumn] = round;
362  }
363
364  if (nnv > nn) nnv = nn;
365  if (iter != 0) printf("up = %5d , down = %5d", flip_up, flip_down); fflush(stdout);
366  *flip = flip_up + flip_down;
367  delete [] tmp;
368
369  if (*flip == 0 && iter != 0) {
370     printf(" -- rand = %4d (%4d) ", nnv, nn);
371     for (i = 0; i < nnv; i++) solution[list[i]] = 1. - solution[list[i]];
372     *flip = nnv;
373  } else printf(" ");
374  delete [] list; delete [] val;
375  iter++;
376   
377  const double * rowLower = solver->getRowLower();
378  const double * rowUpper = solver->getRowUpper();
379
380  int numberRows = solver->getNumRows();
381  // get row activities
382  double * rowActivity = new double[numberRows];
383  memset(rowActivity,0,numberRows*sizeof(double));
384  solver->getMatrixByCol()->times(solution,rowActivity) ;
385  double largestInfeasibility =0.0;
386  for (i=0 ; i < numberRows ; i++) {
387    largestInfeasibility = max(largestInfeasibility,
388                               rowLower[i]-rowActivity[i]);
389    largestInfeasibility = max(largestInfeasibility,
390                               rowActivity[i]-rowUpper[i]);
391  }
392  delete [] rowActivity;
393  return (largestInfeasibility>primalTolerance) ? 0 : 1;
394}
395// Set maximum Time (default off) - also sets starttime to current
396void 
397CbcHeuristicFPump::setMaximumTime(double value)
398{
399  startTime_=CoinCpuTime();
400  maximumTime_=value;
401}
402
403 
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.