source: trunk/Couenne/src/main/BonCouenne.cpp @ 794

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1// $Id: BonCouenne.cpp 794 2012-01-26 03:14:19Z pbelotti $
2//
3// (C) Copyright International Business Machines Corporation and Carnegie Mellon University 2006, 2007
4// All Rights Reserved.
5// This code is published under the Eclipse Public License (EPL).
6//
7// Authors :
8// Pietro Belotti, Carnegie Mellon University,
9// Pierre Bonami, International Business Machines Corporation
10//
11// Date : 12/19/2006
12
13#if defined(_MSC_VER)
14// Turn off compiler warning about long names
15#  pragma warning(disable:4786)
16#endif
17
18#include <iomanip>
19#include <fstream>
20
21#include <stdlib.h>
22
23#include "CoinTime.hpp"
24#include "CoinError.hpp"
25#include "BonCouenneInterface.hpp"
26
27#include "BonCouenneSetup.hpp"
28
29#include "BonCbc.hpp"
30#include "CouenneBab.hpp"
31
32#include "CbcCutGenerator.hpp"
33#include "CouenneProblem.hpp"
34#include "CouenneCutGenerator.hpp"
35
36#include "CouenneRecordBestSol.hpp"
37
38using namespace Couenne;
39
40// the maximum difference between a printed optimum and a CouNumber
41#define PRINTED_PRECISION 1e-5
42
43#include "CouenneExprVar.hpp"
44#include "CouenneExprConst.hpp"
45#include "CouenneExprSum.hpp"
46#include "CouenneExprClone.hpp"
47#include "CouenneProblemElem.hpp"
48#include "CouenneProblem.hpp"
49#include "CouenneJournalist.hpp"
50
51#ifdef COIN_HAS_NTY
52int nOrbBr = 0; // FIXME: horrible global variable. Brrr.
53#endif
54
55#include "CoinSignal.hpp"
56
57#if 0
58extern "C" {
59
60  static int nInterrupts = 0;
61  static void signal_handler (int sig) {
62
63    if (!nInterrupts) {
64      std::cerr << "[BREAK]" << std::endl;
65      abort ();
66    }
67    return;
68  }
69}
70#endif
71
72//#define FM_FRES
73
74int main (int argc, char *argv[]) {
75
76  //CoinSighandler_t saveSignal = SIG_DFL;
77  //saveSignal = signal (SIGINT, signal_handler);
78
79    printf ("Couenne %s --  an Open-Source solver for Mixed Integer Nonlinear Optimization\n\
80Mailing list: couenne@list.coin-or.org\n\
81Instructions: http://www.coin-or.org/Couenne\n", 
82            strcmp (COUENNE_VERSION, "trunk") ? COUENNE_VERSION : "");
83
84  WindowsErrorPopupBlocker();
85  using namespace Ipopt;
86
87  char * pbName = NULL;
88
89  const int infeasible = 1;
90
91  try {
92
93    CouenneBab bb;
94    //    bb.setUsingCouenne (true);
95
96    CouenneProblem *p = NULL;
97    CouenneInterface *ci = NULL;
98
99#if 0
100    //ci = new CouenneInterface;
101    p = new CouenneProblem;
102
103    p -> addVariable (false, p -> domain ());
104    p -> addVariable (false, p -> domain ());
105    p -> addVariable (false, p -> domain ());
106    p -> addVariable (false, p -> domain ());
107
108    p -> addObjective    (new exprSum (new exprClone (p->Var (1)), new exprClone (p->Var (2))), "min");
109    p -> addLEConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (0)), new exprClone (p->Var (2))), new exprConst (1));
110    p -> addEQConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (1)), new exprClone (p->Var (2))), new exprConst (1));
111    p -> addEQConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (1)), new exprClone (p->Var (3))), new exprConst (1));
112    p -> addEQConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (2)), new exprClone (p->Var (3))), new exprConst (1));
113#endif
114
115    CouenneSetup couenne;
116
117    if (!couenne.InitializeCouenne (argv, p, NULL, ci, &bb))
118      throw infeasible;
119
120    //////////////////////////////
121    CouenneCutGenerator *cg = NULL;
122
123    // there is only one CouenneCutGenerator object; scan array until
124    // dynamic_cast returns non-NULL
125
126    if (couenne. cutGenerators () . size () > 0) {
127
128      for (std::list <Bonmin::BabSetupBase::CuttingMethod>::iterator
129                   i  = couenne.cutGenerators () . begin ();
130           !cg && (i != couenne.cutGenerators () . end ()); 
131           ++i) 
132
133        cg = dynamic_cast <CouenneCutGenerator *> (i -> cgl);
134    }
135
136    // This assumes that first cut generator is CouenneCutGenerator
137    // CouenneCutGenerator *cg = dynamic_cast<CouenneCutGenerator *>
138    //   (couenne.cutGenerators().begin()->cgl);
139
140    if (cg)
141
142      cg -> setBabPtr (&bb);
143
144    else {
145      printf ("main(): ### ERROR: Can not get CouenneCutGenerator\n");
146      exit (-1);
147    }
148
149    // initial printout
150
151    ConstJnlstPtr jnlst = couenne. couennePtr () -> Jnlst ();
152
153    CouenneProblem *prob = couenne. couennePtr () -> Problem ();
154
155    bb. setProblem (prob);
156
157    jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "\
158Loaded instance \"%s\"\n\
159Constraints:     %8d\n\
160Variables:       %8d (%d integer)\n\
161Auxiliaries:     %8d (%d integer)\n\n",
162                     prob -> problemName ().c_str (),
163                     prob -> nOrigCons (),
164                     prob -> nOrigVars (),
165                     prob -> nOrigIntVars (),
166                     prob -> nVars    () - prob -> nOrigVars (),
167                     CoinMax (0, prob -> nIntVars () - prob -> nOrigIntVars ()));
168
169    double time_start = CoinCpuTime();
170
171#if 0
172    CouenneFeasibility feasibility;
173    bb.model().setProblemFeasibility (feasibility);
174#endif
175
176    /// update time limit (read/preprocessing might have taken some)
177    double timeLimit = 0;
178    couenne.options () -> GetNumericValue ("time_limit", timeLimit, "couenne.");
179    couenne.setDoubleParameter (Bonmin::BabSetupBase::MaxTime, 
180                                CoinMax (1., timeLimit - time_start));
181
182    //jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "Starting branch-and-bound\n");
183
184    //////////////////////////////////
185
186    bb (couenne); // do branch and bound
187
188#ifdef COIN_HAS_NTY
189    if (nOrbBr)
190      printf ("%d orbital nontrivial branchings\n", nOrbBr);
191#endif
192
193    std::cout.precision (10);
194
195    int nr=-1, nt=-1;
196    double st=-1;
197
198    if (cg) cg -> getStats (nr, nt, st);
199    else printf ("Warning, could not get pointer to CouenneCutGenerator\n");
200
201    CouenneProblem *cp = cg ? cg -> Problem () : NULL;
202
203#if defined (FM_TRACE_OPTSOL) || defined (FM_FRES)
204    double cbcLb = bb.model ().getBestPossibleObjValue();
205    double printObj = 0;
206    bool foundSol = false;
207#endif
208
209#ifdef FM_TRACE_OPTSOL
210
211    //FILE *fSol = fopen ("bidon.sol", "w");
212
213    // if(fSol == NULL) {
214    //   printf("### ERROR: can not open bidon.sol\n");
215    //   exit(1);
216    // }
217
218    if(cp != NULL) {
219      double cbcObjVal = bb.model().getObjValue();
220      int modelNvars = bb.model().getNumCols();
221
222      CouenneRecordBestSol *rs = cp->getRecordBestSol(); 
223      const double *cbcSol = bb.model().getColSolution();
224      double *modCbcSol = new double[modelNvars];
225      double modCbcSolVal= 1e100, modCbcSolMaxViol = 0;
226      bool cbcSolIsFeas = false;
227
228      if(modelNvars != cp->nVars()) {
229        printf("### ERROR: modelNvars: %d nVars: %d\n", 
230               modelNvars, cp->nVars());
231        exit(1);
232      }
233
234      if(cbcObjVal < 1e49) {
235
236#ifdef FM_CHECKNLP2
237        int cMS = rs->getCardModSol();
238        cbcSolIsFeas = cp->checkNLP2(cbcSol, 0, false, // do not care about obj
239                                     false, // do not stop at first viol
240                                     true, // checkAll
241                                     cp->getFeasTol());
242        CoinCopyN(rs->getModSol(cMS), cMS, modCbcSol);
243        modCbcSolVal = rs->getModSolVal();
244        modCbcSolMaxViol = rs->getModSolMaxViol();
245#else /* not FM_CHECKNLP2 */
246        int cMS = cp->nVars();
247        cbcSolIsFeas = cp->checkNLP(cbcSol, modCbcSolVal, true);
248        CoinCopyN(cbcSol, cMS, modCbcSol);
249        modCbcSolMaxViol = cp->getFeasTol();
250#endif /* not FM_CHECKNLP2 */
251        foundSol = true;
252      }
253
254      const double *couenneSol = rs->getSol();
255      double *modCouenneSol = new double[modelNvars];
256      double modCouenneSolVal= 1e100, modCouenneSolMaxViol = 0;
257      bool couenneSolIsFeas = false;
258
259      if(couenneSol != NULL) {
260#ifdef FM_CHECKNLP2
261        couenneSolIsFeas = cp->checkNLP2(couenneSol, 0, false, 
262                                         false, true, 
263                                         cp->getFeasTol());
264        int cMS = rs->getCardModSol();
265        CoinCopyN(rs->getModSol(cMS), cMS, modCouenneSol);
266        modCouenneSolVal = rs->getModSolVal();
267        modCouenneSolMaxViol = rs->getModSolMaxViol();
268#else /* not FM_CHECKNLP2 */
269        couenneSolIsFeas = cp->checkNLP(couenneSol, modCouenneSolVal, true);
270        int cMS = cp->nVars();
271        CoinCopyN(couenneSol, cMS, modCouenneSol);
272        modCouenneSolMaxViol = cp->getFeasTol();
273#endif /* not FM_CHECKNLP2 */
274        foundSol = true;
275      }
276
277      int retcomp = rs->compareAndSave(modCbcSol, modCbcSolVal, 
278                                       modCbcSolMaxViol, cbcSolIsFeas,
279                                       modCouenneSol, modCouenneSolVal, 
280                                       modCouenneSolMaxViol, couenneSolIsFeas, 
281                                       modelNvars, cp->getFeasTol());
282      switch (retcomp) {
283      case -1: printf("No solution found\n"); break;
284      case 0: printf("Best solution found by Cbc. Value: %10.4f. Tolerance: %10g\n", modCbcSolVal, modCbcSolMaxViol); break;
285      case 1: //printf("Best solution found by Couenne  Value: %10.4f  Tolerance: %10g\n", modCouenneSolVal, modCouenneSolMaxViol); break;
286      default: break; // never happens
287      }
288
289      if(rs->getHasSol()) {
290        if(cbcLb > rs->getVal()) { // Best sol found by Couenne and not
291                                   // transmitted to Cbc
292          cbcLb = rs->getVal();
293        }
294        printObj = rs->getVal();
295        //rs->printSol(fSol);
296      }
297      delete[] modCbcSol;
298      delete[] modCouenneSol;
299    }
300    //fclose(fSol);
301#endif /* FM_TRACE_OPTSOL */
302
303#ifdef FM_FRES
304    if(cp != NULL) {
305      FILE *f_res = NULL;
306      f_res = fopen("fres.xxx", "r");
307      if(f_res == NULL) {
308        f_res = fopen("fres.xxx", "w");
309        fprintf(f_res, "END_OF_HEADER\n");
310      }
311      else {
312        fclose(f_res);
313        f_res = fopen("fres.xxx", "a");
314      }
315      char *pbName, shortName[256]; 
316     
317      pbName = strdup(cp -> problemName ().c_str ());
318      char *f_name_pos = strrchr(pbName, '/');
319      if(f_name_pos != NULL) {
320        strcpy(shortName, &(f_name_pos[1]));
321      }
322      else {
323        strcpy(shortName, pbName);
324      }
325     
326      fprintf(f_res, "%20s %10.4f", shortName, cbcLb);
327      if(foundSol) {
328        fprintf(f_res, " %10.4f", printObj);
329      }
330      else {
331        fprintf(f_res, "         *");
332      }
333      fprintf(f_res, " %10d %10.4f\n", bb.numNodes (),
334              CoinCpuTime () - time_start);
335      fclose(f_res);
336    }
337#endif
338
339    // retrieve test value to check
340    double global_opt;
341    couenne.options () -> GetNumericValue ("couenne_check", global_opt, "couenne.");
342
343    double 
344      ub = bb. model (). getObjValue (),
345      lb = bb. model (). getBestPossibleObjValue ();
346
347    if (cp -> getRecordBestSol ())              ub = cp -> getRecordBestSol () -> getVal ();
348    if ((fabs (lb) > COUENNE_INFINITY / 1e4) ||
349        (lb > ub))                              lb = ub;
350
351    char 
352      *gapstr = new char [80],
353      *lbstr  = new char [80],
354      *ubstr  = new char [80];
355
356    sprintf (lbstr,  "%10g",     lb);
357    sprintf (ubstr,  "%10g",     ub);
358    sprintf (gapstr, "%.2f%%", fabs (100. * (ub - lb) / (1. + fabs (lb))));
359
360    jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "\n\
361Linearization cuts added at root node:   %8d\n\
362Linearization cuts added in total:       %8d  (separation time: %gs)\n\
363Total solving time:                      %8gs (%gs in branch-and-bound)\n\
364Lower bound:                           %s\n\
365Upper bound:                           %s  (gap: %s)\n\
366Branch-and-bound nodes:                  %8d\n",
367                     nr, nt, st, 
368                     CoinCpuTime () - time_start,
369                     cg ? (CoinCpuTime () - cg -> rootTime ()) : CoinCpuTime (),
370                     (lb < -9e12) ||
371                     (lb > COUENNE_INFINITY/1e4) ? "      -inf" : lbstr,
372                     (ub > COUENNE_INFINITY/1e4) ? "       inf" : ubstr,
373                     (ub > COUENNE_INFINITY/1e4) ? "--" : gapstr,
374                     bb.numNodes ());
375
376    if (fabs (ub - bb. model (). getObjValue ()) > COUENNE_EPS * ub)
377      jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, 
378                       "Warning: upper bounds differ between Couenne and Cbc. Saving Couenne's (more reliable).\n");
379
380    delete [] lbstr;
381    delete [] ubstr;
382    delete [] gapstr;
383
384    if (global_opt < COUENNE_INFINITY) { // some value found in couenne.opt
385
386      double opt = bb.model (). getBestPossibleObjValue ();
387
388      printf ("Global Optimum Test on %-40s %s\n", 
389              cp ? cp -> problemName ().c_str () : "unknown", 
390              (fabs (opt - global_opt) / 
391               (1. + CoinMax (fabs (opt), fabs (global_opt))) < PRINTED_PRECISION) ? 
392              (const char *) "OK" : (const char *) "FAILED");
393              //opt, global_opt,
394              //fabs (opt - global_opt));
395
396    } else // good old statistics
397
398    if (couenne.displayStats ()) { // print statistics
399
400      if (cg && !cp) printf ("Warning, could not get pointer to problem\n");
401      else
402        printf ("Stats: %-15s %4d [var] %4d [int] %4d [con] %4d [aux] "
403                "%6d [root] %8d [tot] %6g [sep] %8g [time] %8g [bb] "
404                "%20e [lower] %20e [upper] %7d [nodes]\n",// %s %s\n",
405                cp ? cp -> problemName (). c_str () : "unknown",
406                (cp) ? cp -> nOrigVars     () : -1, 
407                (cp) ? cp -> nOrigIntVars  () : -1, 
408                (cp) ? cp -> nOrigCons     () : -1,
409                (cp) ? (cp -> nVars     () - 
410                        cp -> nOrigVars ()): -1,
411                nr, nt, st, 
412                CoinCpuTime () - time_start,
413                cg ? (CoinCpuTime () - cg -> rootTime ()) : CoinCpuTime (),
414                lb, //bb.model (). getBestPossibleObjValue (),
415                ub, //bb.model (). getObjValue (),
416                //bb.bestBound (),
417                //bb.bestObj (),
418                bb.numNodes ());
419                //bb.iterationCount ());
420                //status.c_str (), message.c_str ());
421    }
422
423//    nlp_and_solver -> writeAmplSolFile (message, bb.bestSolution (), NULL);
424  }
425  catch(Bonmin::TNLPSolver::UnsolvedError *E) {
426     E->writeDiffFiles();
427     E->printError(std::cerr);
428    //There has been a failure to solve a problem with Ipopt.
429    //And we will output file with information on what has been changed in the problem to make it fail.
430    //Now depending on what algorithm has been called (B-BB or other) the failed problem may be at different place.
431    //    const OsiSolverInterface &si1 = (algo > 0) ? nlpSolver : *model.solver();
432  }
433  catch (Bonmin::OsiTMINLPInterface::SimpleError &E) {
434    std::cerr<<E.className()<<"::"<<E.methodName()
435             <<std::endl
436             <<E.message()<<std::endl;
437  }
438  catch (CoinError &E) {
439    std::cerr<<E.className()<<"::"<<E.methodName()
440             <<std::endl
441             <<E.message()<<std::endl;
442  }
443  catch (Ipopt::OPTION_INVALID &E)
444  {
445   std::cerr<<"Ipopt exception : "<<E.Message()<<std::endl;
446  }
447  catch (int generic_error) {
448    if (generic_error == infeasible)
449      printf ("problem infeasible\n");
450  }
451
452//  catch(...) {
453//    std::cerr<<pbName<<" unrecognized excpetion"<<std::endl;
454//    std::cerr<<pbName<<"\t Finished \t exception"<<std::endl;
455//    throw;
456//  }
457
458  delete [] pbName;
459  return 0;
460}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.