source: trunk/Couenne/src/main/BonCouenne.cpp @ 956

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1// $Id: BonCouenne.cpp 956 2013-05-19 14:18:25Z 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
77// restored working version
78
79int main (int argc, char *argv[]) {
80
81  //CoinSighandler_t saveSignal = SIG_DFL;
82  //saveSignal = signal (SIGINT, signal_handler);
83
84    printf ("Couenne %s --  an Open-Source solver for Mixed Integer Nonlinear Optimization\n\
85Mailing list: couenne@list.coin-or.org\n\
86Instructions: http://www.coin-or.org/Couenne\n", 
87            strcmp (COUENNE_VERSION, "trunk") ? COUENNE_VERSION : "");
88
89  WindowsErrorPopupBlocker();
90  using namespace Ipopt;
91
92  char * pbName = NULL;
93
94  bool infeasible = false;
95
96  try {
97
98    CouenneBab bb;
99
100    CouenneProblem *p = NULL;
101    CouenneInterface *ci = NULL;
102
103#if 0
104    //ci = new CouenneInterface;
105    p = new CouenneProblem;
106
107    p -> addVariable (false, p -> domain ());
108    p -> addVariable (false, p -> domain ());
109    p -> addVariable (false, p -> domain ());
110    p -> addVariable (false, p -> domain ());
111
112    p -> addObjective    (new exprSum (new exprClone (p->Var (1)), new exprClone (p->Var (2))), "min");
113    p -> addLEConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (0)), new exprClone (p->Var (2))), new exprConst (1));
114    p -> addEQConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (1)), new exprClone (p->Var (2))), new exprConst (1));
115    p -> addEQConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (1)), new exprClone (p->Var (3))), new exprConst (1));
116    p -> addEQConstraint (new exprSum (new exprClone (p->Var (2)), new exprClone (p->Var (3))), new exprConst (1));
117#endif
118
119    CouenneSetup couenne;
120    CouenneCutGenerator *cg = NULL;
121    ConstJnlstPtr jnlst;
122    CouenneProblem *prob = NULL;
123
124    infeasible = !(couenne.InitializeCouenne (argv, p, NULL, ci, &bb));
125
126    // there is only one CouenneCutGenerator object; scan array until
127    // dynamic_cast returns non-NULL
128
129    if (couenne. cutGenerators () . size () > 0) {
130
131      for (std::list <Bonmin::BabSetupBase::CuttingMethod>::iterator
132             i  = couenne.cutGenerators () . begin ();
133           !cg && (i != couenne.cutGenerators () . end ()); 
134           ++i) 
135
136        cg = dynamic_cast <CouenneCutGenerator *> (i -> cgl);
137    }
138
139    // This assumes that first cut generator is CouenneCutGenerator
140    // CouenneCutGenerator *cg = dynamic_cast<CouenneCutGenerator *>
141    //   (couenne.cutGenerators().begin()->cgl);
142
143    if (cg)
144
145      cg -> setBabPtr (&bb);
146
147    else if (!infeasible) {
148
149      printf ("main(): ### ERROR: Can not get CouenneCutGenerator\n");
150      exit (-1);
151    }
152
153    // initial printout
154
155    jnlst = couenne. couennePtr () -> Jnlst ();
156    prob  = couenne. couennePtr () -> Problem ();
157
158    bb. setProblem (prob);
159
160    int retcomp = 2; // unspecified.
161
162    jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "\
163Loaded instance \"%s\"\n\
164Constraints:     %8d\n\
165Variables:       %8d (%d integer)\n\
166Auxiliaries:     %8d (%d integer)\n\n",
167                     prob -> problemName ().c_str (),
168                     prob -> nOrigCons (),
169                     prob -> nOrigVars (),
170                     prob -> nOrigIntVars (),
171                     prob -> nVars    () - prob -> nOrigVars (),
172                     CoinMax (0, prob -> nIntVars () - prob -> nOrigIntVars ()));
173
174    double time_start = CoinCpuTime();
175
176#if 0
177    CouenneFeasibility feasibility;
178    bb.model().setProblemFeasibility (feasibility);
179#endif
180
181    /// update time limit (read/preprocessing might have taken some)
182    double timeLimit = 0;
183    couenne.options () -> GetNumericValue ("time_limit", timeLimit, "couenne.");
184    couenne.setDoubleParameter (Bonmin::BabSetupBase::MaxTime, 
185                                CoinMax (1., timeLimit - time_start));
186
187    //jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "Starting branch-and-bound\n");
188
189    //////////////////////////////////
190
191#ifdef COIN_HAS_NTY
192    double symmGroupSize = prob -> orbitalBranching () ? prob -> getNtyInfo () -> getGroupSize () : -1;
193#endif
194
195    if (!infeasible)
196      bb (couenne); // do branch and bound
197
198#ifdef COIN_HAS_NTY
199    if (CouenneBranchingObject::nOrbBr)
200      printf ("%d orbital nontrivial branchings\n", CouenneBranchingObject::nOrbBr);
201#endif
202
203    std::cout.precision (10);
204
205    int nr=-1, nt=-1;
206    double st=-1;
207
208    if (cg) cg -> getStats (nr, nt, st);
209    else printf ("Warning, could not get pointer to CouenneCutGenerator\n");
210
211    CouenneProblem *cp = cg ? cg -> Problem () : NULL;
212
213#if defined (FM_TRACE_OPTSOL) || defined (FM_FRES)
214    double cbcLb = (infeasible ? -COIN_DBL_MAX : bb.model (). getBestPossibleObjValue ());
215    double printObj = 0;
216    bool foundSol = false;
217#endif
218
219#ifdef FM_TRACE_OPTSOL
220
221    //FILE *fSol = fopen ("bidon.sol", "w");
222
223    // if(fSol == NULL) {
224    //   printf("### ERROR: can not open bidon.sol\n");
225    //   exit(1);
226    // }
227
228    if(cp != NULL) {
229      double cbcObjVal = infeasible ? COIN_DBL_MAX : bb.model().getObjValue();
230      int modelNvars = prob -> nVars ();//bb.model().getNumCols();
231
232      CouenneRecordBestSol *rs = cp->getRecordBestSol(); 
233      const double *cbcSol = infeasible ? NULL : bb.model().getColSolution();
234      double *modCbcSol = new double[modelNvars];
235      double modCbcSolVal= 1e100, modCbcSolMaxViol = 0;
236      bool cbcSolIsFeas = false;
237
238      if(modelNvars != cp->nVars()) {
239        printf("### ERROR: modelNvars: %d nVars: %d\n", 
240               modelNvars, cp->nVars());
241        exit(1);
242      }
243
244      // round cbcSol's integer coordinates
245
246      // for (int i=0; i<modelNvars; i++)
247      //        if (cp -> Var (i) -> isDefinedInteger ())
248      //          cbcSol [i] = COUENNE_round (cbcSol [i]);
249
250      if (cbcObjVal < 1e49 && !infeasible) {
251
252#ifdef FM_CHECKNLP2
253        int cMS = rs->getCardModSol();
254        cbcSolIsFeas = cp->checkNLP2(cbcSol, 0, false, // do not care about obj
255                                     false, // do not stop at first viol
256                                     true, // checkAll
257                                     cp->getFeasTol());
258        CoinCopyN(rs->getModSol(cMS), cMS, modCbcSol);
259        modCbcSolVal = rs->getModSolVal();
260        modCbcSolMaxViol = rs->getModSolMaxViol();
261#else /* not FM_CHECKNLP2 */
262        int cMS = cp->nVars();
263        cbcSolIsFeas = cp->checkNLP(cbcSol, modCbcSolVal, true);
264        CoinCopyN(cbcSol, cMS, modCbcSol);
265        modCbcSolMaxViol = cp->getFeasTol();
266#endif /* not FM_CHECKNLP2 */
267        foundSol = true;
268      }
269
270      const double *couenneSol = rs->getSol();
271      double *modCouenneSol = new double[modelNvars];
272      double modCouenneSolVal= 1e100, modCouenneSolMaxViol = 0;
273      bool couenneSolIsFeas = false;
274
275      // round couenneSol's integer coordinates
276
277      // for (int i=0; i<modelNvars; i++)
278      //        if (cp -> Var (i) -> isDefinedInteger ())
279      //          couenneSol [i] = COUENNE_round (couenneSol [i]);
280
281      if(couenneSol != NULL) {
282#ifdef FM_CHECKNLP2
283        int cMS = rs->getCardModSol();
284        couenneSolIsFeas = cp->checkNLP2(couenneSol, 0, false, 
285                                         false, true, 
286                                         cp->getFeasTol());
287        CoinCopyN(rs->getModSol(cMS), cMS, modCouenneSol);
288        modCouenneSolVal = rs->getModSolVal();
289        modCouenneSolMaxViol = rs->getModSolMaxViol();
290#else /* not FM_CHECKNLP2 */
291        int cMS = cp->nVars();
292        couenneSolIsFeas = cp->checkNLP(couenneSol, modCouenneSolVal, true);
293        CoinCopyN(couenneSol, cMS, modCouenneSol);
294        modCouenneSolMaxViol = cp->getFeasTol();
295#endif /* not FM_CHECKNLP2 */
296        foundSol = true;
297      }
298
299      retcomp = rs -> compareAndSave (modCbcSol,     modCbcSolVal,     modCbcSolMaxViol,     cbcSolIsFeas,
300                                      modCouenneSol, modCouenneSolVal, modCouenneSolMaxViol, couenneSolIsFeas, 
301                                      modelNvars, cp->getFeasTol());
302
303      // switch (retcomp) {
304      // case -1: printf("No solution found\n"); break;
305      // case 0: printf("Best solution found by Cbc. Value: %10.4f. Tolerance: %10g\n", modCbcSolVal, modCbcSolMaxViol); break;
306      // case 1: //printf("Best solution found by Couenne  Value: %10.4f  Tolerance: %10g\n", modCouenneSolVal, modCouenneSolMaxViol); break;
307      // default: break; // never happens
308      // }
309
310      if(rs->getHasSol()) {
311        if(cbcLb > rs->getVal()) { // Best sol found by Couenne and not
312                                   // transmitted to Cbc
313          cbcLb = rs->getVal();
314        }
315        printObj = rs->getVal();
316        //rs->printSol(fSol);
317      }
318      delete[] modCbcSol;
319      delete[] modCouenneSol;
320    }
321    //fclose(fSol);
322#endif /* FM_TRACE_OPTSOL */
323
324#ifdef FM_FRES
325    if(cp != NULL) {
326      FILE *f_res = NULL;
327      f_res = fopen("fres.xxx", "r");
328      if(f_res == NULL) {
329        f_res = fopen("fres.xxx", "w");
330        fprintf(f_res, "END_OF_HEADER\n");
331      }
332      else {
333        fclose(f_res);
334        f_res = fopen("fres.xxx", "a");
335      }
336      char *pbName, shortName[256]; 
337     
338      pbName = strdup(cp -> problemName ().c_str ());
339      char *f_name_pos = strrchr(pbName, '/');
340      if(f_name_pos != NULL) {
341        strcpy(shortName, &(f_name_pos[1]));
342      }
343      else {
344        strcpy(shortName, pbName);
345      }
346     
347      fprintf(f_res, "%20s %10.4f", shortName, cbcLb);
348      if(foundSol) {
349        fprintf(f_res, " %10.4f", printObj);
350      }
351      else {
352        fprintf(f_res, "         *");
353      }
354      fprintf(f_res, " %10d %10.4f\n", infeasible ? 0 : bb.numNodes (),
355              CoinCpuTime () - time_start);
356      fclose(f_res);
357    }
358#endif
359
360    // retrieve test value to check
361    double global_opt;
362    couenne.options () -> GetNumericValue ("couenne_check", global_opt, "couenne.");
363
364    double 
365      ub = infeasible ?  COIN_DBL_MAX : bb. model (). getObjValue (),
366      lb = infeasible ? -COIN_DBL_MAX : bb. model (). getBestPossibleObjValue ();
367
368    if (cp -> getRecordBestSol () &&
369        cp       -> getRecordBestSol () -> getHasSol () &&
370        (ub > cp -> getRecordBestSol () -> getVal    ()))   
371      ub = cp -> getRecordBestSol () -> getVal ();
372
373    if (false || //(fabs (lb) > COUENNE_INFINITY / 1e4) ||
374        (lb > ub))
375      lb = ub;
376
377    char 
378      *gapstr = new char [40],
379      *lbstr  = new char [40],
380      *ubstr  = new char [40];
381
382    // CouenneSolverInterface <OsiClpSolverInterface> *csi = dynamic_cast <CouenneSolverInterface *> (couenne.continuousSolver ());
383
384    // double rootLB = csi -> rootLB ();
385
386    sprintf (lbstr,  "%10g",     lb);
387    sprintf (ubstr,  "%10g",     ub);
388    sprintf (gapstr, "%.2f%%", fabs (100. * (ub - lb) / (1. + fabs (lb))));
389
390    if (!infeasible)
391      jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "\n\
392Linearization cuts added at root node:   %8d\n\
393Linearization cuts added in total:       %8d  (separation time: %gs)\n",
394                       nr, nt, st);
395
396    else jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE, "Problem infeasible\n");
397
398    jnlst -> Printf (J_NONE, J_COUENNE, "\
399Total time:                              %8gs (%gs in branch-and-bound)\n\
400Lower bound:                           %s\n\
401Upper bound:                           %s  (gap: %s)\n\
402Branch-and-bound nodes:                  %8d\n",
403                     CoinCpuTime () - time_start,
404                     cg ? (CoinCpuTime () - CoinMax (time_start, cg -> rootTime ())) : CoinCpuTime () - time_start,
405                     ((lb <= -8.9999e12) ||
406                                       infeasible ||          (fabs (lb)             > COUENNE_INFINITY/1e4)) ? "      -inf" : lbstr,
407                     ((retcomp < 0) || infeasible ||                           (ub   > COUENNE_INFINITY/1e4)) ? "       inf" : ubstr,
408                     (                 infeasible || (CoinMax (fabs (lb), fabs (ub)) > COUENNE_INFINITY/1e4)) ? "--"         : gapstr,
409                     infeasible ? 0 : bb.numNodes ());
410
411    // if (fabs (ub - bb. model (). getObjValue ()) > COUENNE_EPS * fabs (ub))
412    //   jnlst -> Printf (J_ERROR, J_COUENNE,
413    //                 "Warning: upper bounds differ between Couenne and Cbc. Saving Couenne's (more reliable).\n");
414
415    delete [] lbstr;
416    delete [] ubstr;
417    delete [] gapstr;
418
419    if (global_opt < COUENNE_INFINITY) { // some value found in couenne.opt
420
421      double opt = infeasible ? -COIN_DBL_MAX : bb.model (). getBestPossibleObjValue ();
422
423      printf ("Global Optimum Test on %-40s %s\n", 
424              cp ? cp -> problemName ().c_str () : "unknown", 
425              (fabs (opt - global_opt) / 
426               (1. + CoinMax (fabs (opt), fabs (global_opt))) < PRINTED_PRECISION) ? 
427              (const char *) "OK" : (const char *) "FAILED");
428              //opt, global_opt,
429              //fabs (opt - global_opt));
430
431    } else // good old statistics
432
433    if (couenne.displayStats ()) { // print statistics
434
435      if (cg && !cp) printf ("Warning, could not get pointer to problem\n");
436      else
437        printf ("Stats: %-15s %4d [var] %4d [int] %4d [con] %4d [aux] "
438                "%6d [root] %8d [tot] %6g [sep] %8g [time] %8g [bb] "
439#ifdef COIN_HAS_NTY
440                "%20e [lower] %20e [upper] %7d [nodes] %.0g [sg] %d [sgc]\n",
441#else
442                "%20e [lower] %20e [upper] %7d [nodes]\n",
443#endif
444                cp ? cp -> problemName (). c_str () : "unknown",
445                (cp) ? cp -> nOrigVars     () : -1, 
446                (cp) ? cp -> nOrigIntVars  () : -1, 
447                (cp) ? cp -> nOrigCons     () : -1,
448                (cp) ? (cp -> nVars     () - 
449                        cp -> nOrigVars ()): -1,
450                nr, nt, st, 
451                CoinCpuTime () - time_start,
452                cg ? (CoinCpuTime () - cg -> rootTime ()) : CoinCpuTime (),
453                lb, //bb.model (). getBestPossibleObjValue (),
454                ub, //bb.model (). getObjValue (),
455                //bb.bestBound (),
456                //bb.bestObj (),
457                infeasible ? 0 : bb.numNodes ()
458#ifdef COIN_HAS_NTY
459                ,symmGroupSize
460                ,CouenneBranchingObject::nSGcomputations
461#endif
462);
463                //bb.iterationCount ());
464                //status.c_str (), message.c_str ());
465    }
466
467//    nlp_and_solver -> writeAmplSolFile (message, bb.bestSolution (), NULL);
468  }
469  catch(Bonmin::TNLPSolver::UnsolvedError *E) {
470     E->writeDiffFiles();
471     E->printError(std::cerr);
472    //There has been a failure to solve a problem with Ipopt.
473    //And we will output file with information on what has been changed in the problem to make it fail.
474    //Now depending on what algorithm has been called (B-BB or other) the failed problem may be at different place.
475    //    const OsiSolverInterface &si1 = (algo > 0) ? nlpSolver : *model.solver();
476  }
477  catch (Bonmin::OsiTMINLPInterface::SimpleError &E) {
478    std::cerr<<E.className()<<"::"<<E.methodName()
479             <<std::endl
480             <<E.message()<<std::endl;
481  }
482  catch (CoinError &E) {
483    std::cerr<<E.className()<<"::"<<E.methodName()
484             <<std::endl
485             <<E.message()<<std::endl;
486  }
487  catch (Ipopt::OPTION_INVALID &E)
488  {
489   std::cerr<<"Ipopt exception : "<<E.Message()<<std::endl;
490  }
491  // catch (int generic_error) {
492  //   // if (generic_error == infeasible)
493  //   //   printf ("problem infeasible\n");
494  // }
495
496//  catch(...) {
497//    std::cerr<<pbName<<" unrecognized excpetion"<<std::endl;
498//    std::cerr<<pbName<<"\t Finished \t exception"<<std::endl;
499//    throw;
500//  }
501
502  delete [] pbName;
503  return 0;
504}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.