source: trunk/Couenne/src/main/BonCouenne.cpp @ 943

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1// $Id: BonCouenne.cpp 943 2013-02-07 03:11:36Z 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
52#include "Nauty.h"
53
54// FIXME: horrible global variables. Brrr.
55#include "CouenneBranchingObject.hpp"
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#ifdef COIN_HAS_NTY
190    double symmGroupSize = prob -> orbitalBranching () ? prob -> getNtyInfo () -> getGroupSize () : -1;
191#endif
192
193    if (!infeasible)
194      bb (couenne); // do branch and bound
195
196#ifdef COIN_HAS_NTY
197    if (CouenneBranchingObject::nOrbBr)
198      printf ("%d orbital nontrivial branchings\n", CouenneBranchingObject::nOrbBr);
199#endif
200
201    std::cout.precision (10);
202
203    int nr=-1, nt=-1;
204    double st=-1;
205
206    if (cg) cg -> getStats (nr, nt, st);
207    else printf ("Warning, could not get pointer to CouenneCutGenerator\n");
208
209    CouenneProblem *cp = cg ? cg -> Problem () : NULL;
210
211#if defined (FM_TRACE_OPTSOL) || defined (FM_FRES)
212    double cbcLb = (infeasible ? -COIN_DBL_MAX : bb.model (). getBestPossibleObjValue ());
213    double printObj = 0;
214    bool foundSol = false;
215#endif
216
217#ifdef FM_TRACE_OPTSOL
218
219    //FILE *fSol = fopen ("bidon.sol", "w");
220
221    // if(fSol == NULL) {
222    //   printf("### ERROR: can not open bidon.sol\n");
223    //   exit(1);
224    // }
225
226    if(cp != NULL) {
227      double cbcObjVal = infeasible ? COIN_DBL_MAX : bb.model().getObjValue();
228      int modelNvars = prob -> nVars ();//bb.model().getNumCols();
229
230      CouenneRecordBestSol *rs = cp->getRecordBestSol(); 
231      const double *cbcSol = infeasible ? NULL : bb.model().getColSolution();
232      double *modCbcSol = new double[modelNvars];
233      double modCbcSolVal= 1e100, modCbcSolMaxViol = 0;
234      bool cbcSolIsFeas = false;
235
236      if(modelNvars != cp->nVars()) {
237        printf("### ERROR: modelNvars: %d nVars: %d\n", 
238               modelNvars, cp->nVars());
239        exit(1);
240      }
241
242      // round cbcSol's integer coordinates
243
244      // for (int i=0; i<modelNvars; i++)
245      //        if (cp -> Var (i) -> isDefinedInteger ())
246      //          cbcSol [i] = COUENNE_round (cbcSol [i]);
247
248      if (cbcObjVal < 1e49 && !infeasible) {
249
250#ifdef FM_CHECKNLP2
251        int cMS = rs->getCardModSol();
252        cbcSolIsFeas = cp->checkNLP2(cbcSol, 0, false, // do not care about obj
253                                     false, // do not stop at first viol
254                                     true, // checkAll
255                                     cp->getFeasTol());
256        CoinCopyN(rs->getModSol(cMS), cMS, modCbcSol);
257        modCbcSolVal = rs->getModSolVal();
258        modCbcSolMaxViol = rs->getModSolMaxViol();
259#else /* not FM_CHECKNLP2 */
260        int cMS = cp->nVars();
261        cbcSolIsFeas = cp->checkNLP(cbcSol, modCbcSolVal, true);
262        CoinCopyN(cbcSol, cMS, modCbcSol);
263        modCbcSolMaxViol = cp->getFeasTol();
264#endif /* not FM_CHECKNLP2 */
265        foundSol = true;
266      }
267
268      const double *couenneSol = rs->getSol();
269      double *modCouenneSol = new double[modelNvars];
270      double modCouenneSolVal= 1e100, modCouenneSolMaxViol = 0;
271      bool couenneSolIsFeas = false;
272
273      // round couenneSol's integer coordinates
274
275      // for (int i=0; i<modelNvars; i++)
276      //        if (cp -> Var (i) -> isDefinedInteger ())
277      //          couenneSol [i] = COUENNE_round (couenneSol [i]);
278
279      if(couenneSol != NULL) {
280#ifdef FM_CHECKNLP2
281        int cMS = rs->getCardModSol();
282        couenneSolIsFeas = cp->checkNLP2(couenneSol, 0, false, 
283                                         false, true, 
284                                         cp->getFeasTol());
285        CoinCopyN(rs->getModSol(cMS), cMS, modCouenneSol);
286        modCouenneSolVal = rs->getModSolVal();
287        modCouenneSolMaxViol = rs->getModSolMaxViol();
288#else /* not FM_CHECKNLP2 */
289        int cMS = cp->nVars();
290        couenneSolIsFeas = cp->checkNLP(couenneSol, modCouenneSolVal, true);
291        CoinCopyN(couenneSol, cMS, modCouenneSol);
292        modCouenneSolMaxViol = cp->getFeasTol();
293#endif /* not FM_CHECKNLP2 */
294        foundSol = true;
295      }
296
297      retcomp = rs -> compareAndSave (modCbcSol,     modCbcSolVal,     modCbcSolMaxViol,     cbcSolIsFeas,
298                                      modCouenneSol, modCouenneSolVal, modCouenneSolMaxViol, couenneSolIsFeas, 
299                                      modelNvars, cp->getFeasTol());
300
301      // switch (retcomp) {
302      // case -1: printf("No solution found\n"); break;
303      // case 0: printf("Best solution found by Cbc. Value: %10.4f. Tolerance: %10g\n", modCbcSolVal, modCbcSolMaxViol); break;
304      // case 1: //printf("Best solution found by Couenne  Value: %10.4f  Tolerance: %10g\n", modCouenneSolVal, modCouenneSolMaxViol); break;
305      // default: break; // never happens
306      // }
307
308      if(rs->getHasSol()) {
309        if(cbcLb > rs->getVal()) { // Best sol found by Couenne and not
310                                   // transmitted to Cbc
311          cbcLb = rs->getVal();
312        }
313        printObj = rs->getVal();
314        //rs->printSol(fSol);
315      }
316      delete[] modCbcSol;
317      delete[] modCouenneSol;
318    }
319    //fclose(fSol);
320#endif /* FM_TRACE_OPTSOL */
321
322#ifdef FM_FRES
323    if(cp != NULL) {
324      FILE *f_res = NULL;
325      f_res = fopen("fres.xxx", "r");
326      if(f_res == NULL) {
327        f_res = fopen("fres.xxx", "w");
328        fprintf(f_res, "END_OF_HEADER\n");
329      }
330      else {
331        fclose(f_res);
332        f_res = fopen("fres.xxx", "a");
333      }
334      char *pbName, shortName[256]; 
335     
336      pbName = strdup(cp -> problemName ().c_str ());
337      char *f_name_pos = strrchr(pbName, '/');
338      if(f_name_pos != NULL) {
339        strcpy(shortName, &(f_name_pos[1]));
340      }
341      else {
342        strcpy(shortName, pbName);
343      }
344     
345      fprintf(f_res, "%20s %10.4f", shortName, cbcLb);
346      if(foundSol) {
347        fprintf(f_res, " %10.4f", printObj);
348      }
349      else {
350        fprintf(f_res, "         *");
351      }
352      fprintf(f_res, " %10d %10.4f\n", infeasible ? 0 : bb.numNodes (),
353              CoinCpuTime () - time_start);
354      fclose(f_res);
355    }
356#endif
357
358    // retrieve test value to check
359    double global_opt;
360    couenne.options () -> GetNumericValue ("couenne_check", global_opt, "couenne.");
361
362    double 
363      ub = infeasible ?  COIN_DBL_MAX : bb. model (). getObjValue (),
364      lb = infeasible ? -COIN_DBL_MAX : bb. model (). getBestPossibleObjValue ();
365
366    if (cp -> getRecordBestSol () &&
367        cp       -> getRecordBestSol () -> getHasSol () &&
368        (ub > cp -> getRecordBestSol () -> getVal    ()))   
369      ub = cp -> getRecordBestSol () -> getVal ();
370
371    if (false || //(fabs (lb) > COUENNE_INFINITY / 1e4) ||
372        (lb > ub))
373      lb = ub;
374
375    char 
376      *gapstr = new char [40],
377      *lbstr  = new char [40],
378      *ubstr  = new char [40];
379
380    // CouenneSolverInterface <OsiClpSolverInterface> *csi = dynamic_cast <CouenneSolverInterface *> (couenne.continuousSolver ());
381
382    // double rootLB = csi -> rootLB ();
383
384    sprintf (lbstr,  "%10g",     lb);
385    sprintf (ubstr,  "%10g",     ub);
386    sprintf (gapstr, "%.2f%%", fabs (100. * (ub - lb) / (1. + fabs (lb))));
387
388    if (!infeasible)
389      jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "\n\
390Linearization cuts added at root node:   %8d\n\
391Linearization cuts added in total:       %8d  (separation time: %gs)\n",
392                       nr, nt, st);
393
394    else jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "Problem infeasible\n");
395
396    jnlst -> Printf (J_NONE, J_COUENNE, "\
397Total time:                              %8gs (%gs in branch-and-bound)\n\
398Lower bound:                           %s\n\
399Upper bound:                           %s  (gap: %s)\n\
400Branch-and-bound nodes:                  %8d\n",
401                     CoinCpuTime () - time_start,
402                     cg ? (CoinCpuTime () - CoinMax (time_start, cg -> rootTime ())) : CoinCpuTime () - time_start,
403                     ((lb <= -8.9999e12) ||
404                                       infeasible ||          (fabs (lb)             > COUENNE_INFINITY/1e4)) ? "      -inf" : lbstr,
405                     ((retcomp < 0) || infeasible ||                           (ub   > COUENNE_INFINITY/1e4)) ? "       inf" : ubstr,
406                     (                 infeasible || (CoinMax (fabs (lb), fabs (ub)) > COUENNE_INFINITY/1e4)) ? "--"         : gapstr,
407                     infeasible ? 0 : bb.numNodes ());
408
409    // if (fabs (ub - bb. model (). getObjValue ()) > COUENNE_EPS * fabs (ub))
410    //   jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE,
411    //                 "Warning: upper bounds differ between Couenne and Cbc. Saving Couenne's (more reliable).\n");
412
413    delete [] lbstr;
414    delete [] ubstr;
415    delete [] gapstr;
416
417    if (global_opt < COUENNE_INFINITY) { // some value found in couenne.opt
418
419      double opt = infeasible ? -COIN_DBL_MAX : bb.model (). getBestPossibleObjValue ();
420
421      printf ("Global Optimum Test on %-40s %s\n", 
422              cp ? cp -> problemName ().c_str () : "unknown", 
423              (fabs (opt - global_opt) / 
424               (1. + CoinMax (fabs (opt), fabs (global_opt))) < PRINTED_PRECISION) ? 
425              (const char *) "OK" : (const char *) "FAILED");
426              //opt, global_opt,
427              //fabs (opt - global_opt));
428
429    } else // good old statistics
430
431    if (couenne.displayStats ()) { // print statistics
432
433      if (cg && !cp) printf ("Warning, could not get pointer to problem\n");
434      else
435        printf ("Stats: %-15s %4d [var] %4d [int] %4d [con] %4d [aux] "
436                "%6d [root] %8d [tot] %6g [sep] %8g [time] %8g [bb] "
437#ifdef COIN_HAS_NTY
438                "%20e [lower] %20e [upper] %7d [nodes] %.0g [sg] %d [sgc]\n",
439#else
440                "%20e [lower] %20e [upper] %7d [nodes]\n",
441#endif
442                cp ? cp -> problemName (). c_str () : "unknown",
443                (cp) ? cp -> nOrigVars     () : -1, 
444                (cp) ? cp -> nOrigIntVars  () : -1, 
445                (cp) ? cp -> nOrigCons     () : -1,
446                (cp) ? (cp -> nVars     () - 
447                        cp -> nOrigVars ()): -1,
448                nr, nt, st, 
449                CoinCpuTime () - time_start,
450                cg ? (CoinCpuTime () - cg -> rootTime ()) : CoinCpuTime (),
451                lb, //bb.model (). getBestPossibleObjValue (),
452                ub, //bb.model (). getObjValue (),
453                //bb.bestBound (),
454                //bb.bestObj (),
455                infeasible ? 0 : bb.numNodes ()
456#ifdef COIN_HAS_NTY
457                ,symmGroupSize
458                ,CouenneBranchingObject::nSGcomputations
459#endif
460);
461                //bb.iterationCount ());
462                //status.c_str (), message.c_str ());
463    }
464
465//    nlp_and_solver -> writeAmplSolFile (message, bb.bestSolution (), NULL);
466  }
467  catch(Bonmin::TNLPSolver::UnsolvedError *E) {
468     E->writeDiffFiles();
469     E->printError(std::cerr);
470    //There has been a failure to solve a problem with Ipopt.
471    //And we will output file with information on what has been changed in the problem to make it fail.
472    //Now depending on what algorithm has been called (B-BB or other) the failed problem may be at different place.
473    //    const OsiSolverInterface &si1 = (algo > 0) ? nlpSolver : *model.solver();
474  }
475  catch (Bonmin::OsiTMINLPInterface::SimpleError &E) {
476    std::cerr<<E.className()<<"::"<<E.methodName()
477             <<std::endl
478             <<E.message()<<std::endl;
479  }
480  catch (CoinError &E) {
481    std::cerr<<E.className()<<"::"<<E.methodName()
482             <<std::endl
483             <<E.message()<<std::endl;
484  }
485  catch (Ipopt::OPTION_INVALID &E)
486  {
487   std::cerr<<"Ipopt exception : "<<E.Message()<<std::endl;
488  }
489  // catch (int generic_error) {
490  //   // if (generic_error == infeasible)
491  //   //   printf ("problem infeasible\n");
492  // }
493
494//  catch(...) {
495//    std::cerr<<pbName<<" unrecognized excpetion"<<std::endl;
496//    std::cerr<<pbName<<"\t Finished \t exception"<<std::endl;
497//    throw;
498//  }
499
500  delete [] pbName;
501  return 0;
502}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.