source: trunk/Couenne/src/main/BonCouenne.cpp @ 859

Last change on this file since 859 was 859, checked in by pbelotti, 8 years ago

accurate statistics of orbital branching. Skewed branching point -- takes into account orbit size

  • Property svn:keywords set to Author Date Id Revision
File size: 14.8 KB
Line 
1// $Id: BonCouenne.cpp 859 2012-06-12 19:59:47Z 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#include "Nauty.h"
51
52#ifdef COIN_HAS_NTY
53int nOrbBr = 0; // FIXME: horrible global variable. Brrr.
54int maxDepthOrbBranch = -1; // FIXME: horrible global variable. Brrr.
55int nSGcomputations = 0; // FIXME: horrible global variable. Brrr.
56#endif
57
58#include "CoinSignal.hpp"
59
60#if 0
61extern "C" {
62
63  static int nInterrupts = 0;
64  static void signal_handler (int sig) {
65
66    if (!nInterrupts) {
67      std::cerr << "[BREAK]" << std::endl;
68      abort ();
69    }
70    return;
71  }
72}
73#endif
74
75//#define FM_FRES
76
77int main (int argc, char *argv[]) {
78
79  //CoinSighandler_t saveSignal = SIG_DFL;
80  //saveSignal = signal (SIGINT, signal_handler);
81
82    printf ("Couenne %s --  an Open-Source solver for Mixed Integer Nonlinear Optimization\n\
83Mailing list: couenne@list.coin-or.org\n\
84Instructions: http://www.coin-or.org/Couenne\n", 
85            strcmp (COUENNE_VERSION, "trunk") ? COUENNE_VERSION : "");
86
87  WindowsErrorPopupBlocker();
88  using namespace Ipopt;
89
90  char * pbName = NULL;
91
92  bool infeasible = false;
93
94  try {
95
96    CouenneBab bb;
97
98    CouenneProblem *p = NULL;
99    CouenneInterface *ci = NULL;
100
101#if 0
102    //ci = new CouenneInterface;
103    p = new CouenneProblem;
104
105    p -> addVariable (false, p -> domain ());
106    p -> addVariable (false, p -> domain ());
107    p -> addVariable (false, p -> domain ());
108    p -> addVariable (false, p -> domain ());
109
110    p -> addObjective    (new exprSum (new exprClone (p->Var (1)), new exprClone (p->Var (2))), "min");
111    p -> addLEConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (0)), new exprClone (p->Var (2))), new exprConst (1));
112    p -> addEQConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (1)), new exprClone (p->Var (2))), new exprConst (1));
113    p -> addEQConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (1)), new exprClone (p->Var (3))), new exprConst (1));
114    p -> addEQConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (2)), new exprClone (p->Var (3))), new exprConst (1));
115#endif
116
117    CouenneSetup couenne;
118    CouenneCutGenerator *cg = NULL;
119    ConstJnlstPtr jnlst;
120    CouenneProblem *prob = NULL;
121
122    infeasible = !(couenne.InitializeCouenne (argv, p, NULL, ci, &bb));
123
124    // there is only one CouenneCutGenerator object; scan array until
125    // dynamic_cast returns non-NULL
126
127    if (couenne. cutGenerators () . size () > 0) {
128
129      for (std::list <Bonmin::BabSetupBase::CuttingMethod>::iterator
130             i  = couenne.cutGenerators () . begin ();
131           !cg && (i != couenne.cutGenerators () . end ()); 
132           ++i) 
133
134        cg = dynamic_cast <CouenneCutGenerator *> (i -> cgl);
135    }
136
137    // This assumes that first cut generator is CouenneCutGenerator
138    // CouenneCutGenerator *cg = dynamic_cast<CouenneCutGenerator *>
139    //   (couenne.cutGenerators().begin()->cgl);
140
141    if (cg)
142
143      cg -> setBabPtr (&bb);
144
145    else if (!infeasible) {
146
147      printf ("main(): ### ERROR: Can not get CouenneCutGenerator\n");
148      exit (-1);
149    }
150
151    // initial printout
152
153    jnlst = couenne. couennePtr () -> Jnlst ();
154    prob  = couenne. couennePtr () -> Problem ();
155
156    bb. setProblem (prob);
157
158    int retcomp = 2; // unspecified.
159
160    jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "\
161Loaded instance \"%s\"\n\
162Constraints:     %8d\n\
163Variables:       %8d (%d integer)\n\
164Auxiliaries:     %8d (%d integer)\n\n",
165                     prob -> problemName ().c_str (),
166                     prob -> nOrigCons (),
167                     prob -> nOrigVars (),
168                     prob -> nOrigIntVars (),
169                     prob -> nVars    () - prob -> nOrigVars (),
170                     CoinMax (0, prob -> nIntVars () - prob -> nOrigIntVars ()));
171
172    double time_start = CoinCpuTime();
173
174#if 0
175    CouenneFeasibility feasibility;
176    bb.model().setProblemFeasibility (feasibility);
177#endif
178
179    /// update time limit (read/preprocessing might have taken some)
180    double timeLimit = 0;
181    couenne.options () -> GetNumericValue ("time_limit", timeLimit, "couenne.");
182    couenne.setDoubleParameter (Bonmin::BabSetupBase::MaxTime, 
183                                CoinMax (1., timeLimit - time_start));
184
185    //jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "Starting branch-and-bound\n");
186
187    //////////////////////////////////
188
189    double symmGroupSize = prob -> getNtyInfo () -> getGroupSize ();
190
191    if (!infeasible)
192      bb (couenne); // do branch and bound
193
194#ifdef COIN_HAS_NTY
195    if (nOrbBr)
196      printf ("%d orbital nontrivial branchings\n", nOrbBr);
197#endif
198
199    std::cout.precision (10);
200
201    int nr=-1, nt=-1;
202    double st=-1;
203
204    if (cg) cg -> getStats (nr, nt, st);
205    else printf ("Warning, could not get pointer to CouenneCutGenerator\n");
206
207    CouenneProblem *cp = cg ? cg -> Problem () : NULL;
208
209#if defined (FM_TRACE_OPTSOL) || defined (FM_FRES)
210    double cbcLb = (infeasible ? -COIN_DBL_MAX : bb.model (). getBestPossibleObjValue ());
211    double printObj = 0;
212    bool foundSol = false;
213#endif
214
215#ifdef FM_TRACE_OPTSOL
216
217    //FILE *fSol = fopen ("bidon.sol", "w");
218
219    // if(fSol == NULL) {
220    //   printf("### ERROR: can not open bidon.sol\n");
221    //   exit(1);
222    // }
223
224    if(cp != NULL) {
225      double cbcObjVal = infeasible ? COIN_DBL_MAX : bb.model().getObjValue();
226      int modelNvars = prob -> nVars ();//bb.model().getNumCols();
227
228      CouenneRecordBestSol *rs = cp->getRecordBestSol(); 
229      const double *cbcSol = infeasible ? NULL : bb.model().getColSolution();
230      double *modCbcSol = new double[modelNvars];
231      double modCbcSolVal= 1e100, modCbcSolMaxViol = 0;
232      bool cbcSolIsFeas = false;
233
234      if(modelNvars != cp->nVars()) {
235        printf("### ERROR: modelNvars: %d nVars: %d\n", 
236               modelNvars, cp->nVars());
237        exit(1);
238      }
239
240      if (cbcObjVal < 1e49 && !infeasible) {
241
242#ifdef FM_CHECKNLP2
243        int cMS = rs->getCardModSol();
244        cbcSolIsFeas = cp->checkNLP2(cbcSol, 0, false, // do not care about obj
245                                     false, // do not stop at first viol
246                                     true, // checkAll
247                                     cp->getFeasTol());
248        CoinCopyN(rs->getModSol(cMS), cMS, modCbcSol);
249        modCbcSolVal = rs->getModSolVal();
250        modCbcSolMaxViol = rs->getModSolMaxViol();
251#else /* not FM_CHECKNLP2 */
252        int cMS = cp->nVars();
253        cbcSolIsFeas = cp->checkNLP(cbcSol, modCbcSolVal, true);
254        CoinCopyN(cbcSol, cMS, modCbcSol);
255        modCbcSolMaxViol = cp->getFeasTol();
256#endif /* not FM_CHECKNLP2 */
257        foundSol = true;
258      }
259
260      const double *couenneSol = rs->getSol();
261      double *modCouenneSol = new double[modelNvars];
262      double modCouenneSolVal= 1e100, modCouenneSolMaxViol = 0;
263      bool couenneSolIsFeas = false;
264
265      if(couenneSol != NULL) {
266#ifdef FM_CHECKNLP2
267        couenneSolIsFeas = cp->checkNLP2(couenneSol, 0, false, 
268                                         false, true, 
269                                         cp->getFeasTol());
270        int cMS = rs->getCardModSol();
271        CoinCopyN(rs->getModSol(cMS), cMS, modCouenneSol);
272        modCouenneSolVal = rs->getModSolVal();
273        modCouenneSolMaxViol = rs->getModSolMaxViol();
274#else /* not FM_CHECKNLP2 */
275        couenneSolIsFeas = cp->checkNLP(couenneSol, modCouenneSolVal, true);
276        int cMS = cp->nVars();
277        CoinCopyN(couenneSol, cMS, modCouenneSol);
278        modCouenneSolMaxViol = cp->getFeasTol();
279#endif /* not FM_CHECKNLP2 */
280        foundSol = true;
281      }
282
283      retcomp = rs->compareAndSave(modCbcSol, modCbcSolVal, 
284                                       modCbcSolMaxViol, cbcSolIsFeas,
285                                       modCouenneSol, modCouenneSolVal, 
286                                       modCouenneSolMaxViol, couenneSolIsFeas, 
287                                       modelNvars, cp->getFeasTol());
288      // switch (retcomp) {
289      // case -1: printf("No solution found\n"); break;
290      // case 0: printf("Best solution found by Cbc. Value: %10.4f. Tolerance: %10g\n", modCbcSolVal, modCbcSolMaxViol); break;
291      // case 1: //printf("Best solution found by Couenne  Value: %10.4f  Tolerance: %10g\n", modCouenneSolVal, modCouenneSolMaxViol); break;
292      // default: break; // never happens
293      // }
294
295      if(rs->getHasSol()) {
296        if(cbcLb > rs->getVal()) { // Best sol found by Couenne and not
297                                   // transmitted to Cbc
298          cbcLb = rs->getVal();
299        }
300        printObj = rs->getVal();
301        //rs->printSol(fSol);
302      }
303      delete[] modCbcSol;
304      delete[] modCouenneSol;
305    }
306    //fclose(fSol);
307#endif /* FM_TRACE_OPTSOL */
308
309#ifdef FM_FRES
310    if(cp != NULL) {
311      FILE *f_res = NULL;
312      f_res = fopen("fres.xxx", "r");
313      if(f_res == NULL) {
314        f_res = fopen("fres.xxx", "w");
315        fprintf(f_res, "END_OF_HEADER\n");
316      }
317      else {
318        fclose(f_res);
319        f_res = fopen("fres.xxx", "a");
320      }
321      char *pbName, shortName[256]; 
322     
323      pbName = strdup(cp -> problemName ().c_str ());
324      char *f_name_pos = strrchr(pbName, '/');
325      if(f_name_pos != NULL) {
326        strcpy(shortName, &(f_name_pos[1]));
327      }
328      else {
329        strcpy(shortName, pbName);
330      }
331     
332      fprintf(f_res, "%20s %10.4f", shortName, cbcLb);
333      if(foundSol) {
334        fprintf(f_res, " %10.4f", printObj);
335      }
336      else {
337        fprintf(f_res, "         *");
338      }
339      fprintf(f_res, " %10d %10.4f\n", infeasible ? 0 : bb.numNodes (),
340              CoinCpuTime () - time_start);
341      fclose(f_res);
342    }
343#endif
344
345    // retrieve test value to check
346    double global_opt;
347    couenne.options () -> GetNumericValue ("couenne_check", global_opt, "couenne.");
348
349    double 
350      ub = infeasible ?  COIN_DBL_MAX : bb. model (). getObjValue (),
351      lb = infeasible ? -COIN_DBL_MAX : bb. model (). getBestPossibleObjValue ();
352
353    if (cp -> getRecordBestSol () &&
354        cp       -> getRecordBestSol () -> getHasSol () &&
355        (ub > cp -> getRecordBestSol () -> getVal    ()))   
356      ub = cp -> getRecordBestSol () -> getVal ();
357
358    if (false || //(fabs (lb) > COUENNE_INFINITY / 1e4) ||
359        (lb > ub))
360      lb = ub;
361
362    char 
363      *gapstr = new char [40],
364      *lbstr  = new char [40],
365      *ubstr  = new char [40];
366
367    // CouenneSolverInterface <OsiClpSolverInterface> *csi = dynamic_cast <CouenneSolverInterface *> (couenne.continuousSolver ());
368
369    // double rootLB = csi -> rootLB ();
370
371    sprintf (lbstr,  "%10g",     lb);
372    sprintf (ubstr,  "%10g",     ub);
373    sprintf (gapstr, "%.2f%%", fabs (100. * (ub - lb) / (1. + fabs (lb))));
374
375    if (!infeasible)
376      jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "\n\
377Linearization cuts added at root node:   %8d\n\
378Linearization cuts added in total:       %8d  (separation time: %gs)\n",
379                       nr, nt, st);
380
381    else jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "Problem infeasible\n");
382
383    jnlst -> Printf (J_NONE, J_COUENNE, "\
384Total time:                              %8gs (%gs in branch-and-bound)\n\
385Lower bound:                           %s\n\
386Upper bound:                           %s  (gap: %s)\n\
387Branch-and-bound nodes:                  %8d\n",
388                     CoinCpuTime () - time_start,
389                     cg ? (CoinCpuTime () - CoinMax (time_start, cg -> rootTime ())) : CoinCpuTime () - time_start,
390                     (lb <= -9e12) ||
391                     (                 infeasible ||          (fabs (lb)             > COUENNE_INFINITY/1e4)) ? "      -inf" : lbstr,
392                     ((retcomp < 0) || infeasible ||                            (ub  > COUENNE_INFINITY/1e4)) ? "       inf" : ubstr,
393                     (                 infeasible || (CoinMax (fabs (lb), fabs (ub)) > COUENNE_INFINITY/1e4)) ? "--"         : gapstr,
394                     infeasible ? 0 : bb.numNodes ());
395
396    // if (fabs (ub - bb. model (). getObjValue ()) > COUENNE_EPS * fabs (ub))
397    //   jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE,
398    //                 "Warning: upper bounds differ between Couenne and Cbc. Saving Couenne's (more reliable).\n");
399
400    delete [] lbstr;
401    delete [] ubstr;
402    delete [] gapstr;
403
404    if (global_opt < COUENNE_INFINITY) { // some value found in couenne.opt
405
406      double opt = infeasible ? -COIN_DBL_MAX : bb.model (). getBestPossibleObjValue ();
407
408      printf ("Global Optimum Test on %-40s %s\n", 
409              cp ? cp -> problemName ().c_str () : "unknown", 
410              (fabs (opt - global_opt) / 
411               (1. + CoinMax (fabs (opt), fabs (global_opt))) < PRINTED_PRECISION) ? 
412              (const char *) "OK" : (const char *) "FAILED");
413              //opt, global_opt,
414              //fabs (opt - global_opt));
415
416    } else // good old statistics
417
418    if (couenne.displayStats ()) { // print statistics
419
420      if (cg && !cp) printf ("Warning, could not get pointer to problem\n");
421      else
422        printf ("Stats: %-15s %4d [var] %4d [int] %4d [con] %4d [aux] "
423                "%6d [root] %8d [tot] %6g [sep] %8g [time] %8g [bb] "
424                "%20e [lower] %20e [upper] %7d [nodes] %.0g [sg] %d [sgc]\n",// %s %s\n",
425                cp ? cp -> problemName (). c_str () : "unknown",
426                (cp) ? cp -> nOrigVars     () : -1, 
427                (cp) ? cp -> nOrigIntVars  () : -1, 
428                (cp) ? cp -> nOrigCons     () : -1,
429                (cp) ? (cp -> nVars     () - 
430                        cp -> nOrigVars ()): -1,
431                nr, nt, st, 
432                CoinCpuTime () - time_start,
433                cg ? (CoinCpuTime () - cg -> rootTime ()) : CoinCpuTime (),
434                lb, //bb.model (). getBestPossibleObjValue (),
435                ub, //bb.model (). getObjValue (),
436                //bb.bestBound (),
437                //bb.bestObj (),
438                infeasible ? 0 : bb.numNodes (),
439                symmGroupSize,
440                nSGcomputations);
441                //bb.iterationCount ());
442                //status.c_str (), message.c_str ());
443    }
444
445//    nlp_and_solver -> writeAmplSolFile (message, bb.bestSolution (), NULL);
446  }
447  catch(Bonmin::TNLPSolver::UnsolvedError *E) {
448     E->writeDiffFiles();
449     E->printError(std::cerr);
450    //There has been a failure to solve a problem with Ipopt.
451    //And we will output file with information on what has been changed in the problem to make it fail.
452    //Now depending on what algorithm has been called (B-BB or other) the failed problem may be at different place.
453    //    const OsiSolverInterface &si1 = (algo > 0) ? nlpSolver : *model.solver();
454  }
455  catch (Bonmin::OsiTMINLPInterface::SimpleError &E) {
456    std::cerr<<E.className()<<"::"<<E.methodName()
457             <<std::endl
458             <<E.message()<<std::endl;
459  }
460  catch (CoinError &E) {
461    std::cerr<<E.className()<<"::"<<E.methodName()
462             <<std::endl
463             <<E.message()<<std::endl;
464  }
465  catch (Ipopt::OPTION_INVALID &E)
466  {
467   std::cerr<<"Ipopt exception : "<<E.Message()<<std::endl;
468  }
469  // catch (int generic_error) {
470  //   // if (generic_error == infeasible)
471  //   //   printf ("problem infeasible\n");
472  // }
473
474//  catch(...) {
475//    std::cerr<<pbName<<" unrecognized excpetion"<<std::endl;
476//    std::cerr<<pbName<<"\t Finished \t exception"<<std::endl;
477//    throw;
478//  }
479
480  delete [] pbName;
481  return 0;
482}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.