source: trunk/Couenne/src/readnl/readnl.cpp @ 80

Last change on this file since 80 was 80, checked in by pbelotti, 11 years ago

trying again compatibility with MSVC

File size: 14.0 KB
Line 
1/*
2 * Name:    readnl.cpp
3 * Author:  Pietro Belotti
4 * Purpose: define a reader for .nl files. Adapted from ampl2ev3 by L. Liberti and S. Galli
5 *
6 * (C) Carnegie-Mellon University, 2006.
7 * This file is licensed under the Common Public License (CPL)
8 */
9
10#include "CouenneProblem.hpp"
11
12#include "CouenneTypes.hpp"
13
14#include "exprSum.hpp"
15#include "exprMul.hpp"
16#include "exprClone.hpp"
17#include "exprGroup.hpp"
18
19#include "asl.h"
20#include "nlp.h"
21#include "getstub.h"
22#include "opcode.hd"
23
24#define OBJ_DE    ((const ASL_fg *) asl) -> I.obj_de_
25#define VAR_E     ((const ASL_fg *) asl) -> I.var_e_
26#define CON_DE    ((const ASL_fg *) asl) -> I.con_de_
27#define OBJ_sense ((const ASL_fg *) asl) -> i.objtype_
28
29//#define DEBUG
30
31// check if an expression is a null pointer or equals zero
32inline bool is_expr_zero (expr* e)
33{return ((e==NULL) || ((((Intcast (e->op)) == OPNUM) && 
34                          (fabs (((expr_n *)e) -> v)  < COUENNE_EPS) 
35                          //  && (fabs (e -> dL) < COUENNE_EPS)
36                          // *** CHECK THIS! dL is the derivative
37                          )));} 
38
39// Reads a MINLP from an AMPL .nl file through the ASL methods
40int CouenneProblem::readnl (const ASL *asl) {
41
42  problemName_ = filename;
43
44  // number of defined variables (aka common expressions)
45  ndefined_ = como + comc + comb + como1 + comc1; 
46
47  // see "hooking your solver to AMPL", by David M. Gay, tables 3, 4, and 5
48
49  // nonlinear in both objectives and constraints
50  if (nlvb >= 0) {
51    for (int i = 0; i < nlvb - nlvbi; i++) addVariable (false, &domain_);
52    for (int i = 0; i < nlvbi;        i++) addVariable (true,  &domain_);
53  }
54
55  // nonlinear in either objectives or constraints
56  if (nlvo > nlvc) {
57    for (int i = 0; i < nlvc - (nlvb + nlvci); i++) addVariable (false, &domain_);
58    for (int i = 0; i < nlvci;                 i++) addVariable (true,  &domain_);
59    for (int i = 0; i < nlvo - (nlvc + nlvoi); i++) addVariable (false, &domain_);
60    for (int i = 0; i < nlvoi;                 i++) addVariable (true,  &domain_);
61  } else {
62    for (int i = 0; i < nlvo - (nlvb + nlvoi); i++) addVariable (false, &domain_);
63    for (int i = 0; i < nlvoi;                 i++) addVariable (true,  &domain_);
64    for (int i = 0; i < nlvc - (nlvo + nlvci); i++) addVariable (false, &domain_);
65    for (int i = 0; i < nlvci;                 i++) addVariable (true,  &domain_);
66  }
67
68  for (int i = 0; i < nwv; i++)                                  addVariable(false, &domain_);//arc
69  for (int i = n_var - (CoinMax (nlvc,nlvo) +niv+nbv+nwv); i--;) addVariable(false, &domain_);//other
70  for (int i = 0; i < nbv; i++)                                  addVariable(true,  &domain_);//binary
71  for (int i = 0; i < niv; i++)                                  addVariable(true,  &domain_);//int.
72
73  // add space for common expressions
74  for (int i = ndefined_; i--;)                                  addVariable(false, &domain_);
75
76  // common expressions (or defined variables) ///////////////////////////////////////
77
78#ifdef DEBUG
79  printf ("tot var = %d\n", variables_ . size ());
80  printf ("c_vars_ = %d\n", ((const ASL_fg *) asl) -> i.c_vars_ );
81  printf ("comb_ = %d\n",   ((const ASL_fg *) asl) -> i.comb_  );
82  printf ("combc_ = %d\n",  ((const ASL_fg *) asl) -> i.combc_ );
83  printf ("comc1_ = %d\n",  ((const ASL_fg *) asl) -> i.comc1_ );
84  printf ("comc_ = %d\n",   ((const ASL_fg *) asl) -> i.comc_  );
85  printf ("como1_ = %d\n",  ((const ASL_fg *) asl) -> i.como1_ );
86  printf ("como_ = %d\n",   ((const ASL_fg *) asl) -> i.como_  );
87#endif
88
89  // Each has a linear and a nonlinear part (thanks to Dominique
90  // Orban: http://www.gerad.ca/~orban/drampl/def-vars.html)
91
92  for (int i = 0; i < como + comc + comb; i++) {
93
94    struct cexp *common = ((const ASL_fg *) asl) -> I.cexps_ + i;
95    expression *nle = nl2e (common -> e, asl);
96
97#ifdef DEBUG
98    printf ("cexp  %d [%d]: ", i, variables_ . size ()); nle -> print ();  printf (" ||| ");
99#endif
100
101    int nlin = common -> nlin;  // Number of linear terms
102
103    if (nlin > 0) {
104
105      int       *indexL = new int       [nlin+1];
106      CouNumber *coeff  = new CouNumber [nlin];
107
108      linpart *L = common -> L;
109
110      for (int j = 0; j < nlin; j++) {
111        //vp = (expr_v *)((char *)L->v.rp - ((char *)&ev.v - (char *)&ev));
112        //Printf( " %-g x[%-d]", L->fac, (int)(vp - VAR_E) );   
113        coeff [j] = L [j]. fac;
114        indexL [j] = ((uintptr_t) (L [j].v.rp) - (uintptr_t) VAR_E) / sizeof (expr_v);
115#ifdef DEBUG
116        Printf( " %+g x_%-3d", L [j]. fac, 
117                (expr_v *) (L [j].v.rp) - VAR_E //((const ASL_fg *) asl) -> I.cexps_
118                //L [j]. v.i
119                );
120#endif
121      }
122
123      indexL [nlin] = -1;
124
125      expression **al = new expression * [1];
126      *al = nle;
127
128      std::vector <std::pair <exprVar *, CouNumber> > lcoeff;
129      indcoe2vector (indexL, coeff, lcoeff);
130
131      exprGroup *eg = new exprGroup (0, lcoeff, al, 1);
132      commonexprs_ . push_back (eg);
133    } 
134    else commonexprs_ . push_back (nle);
135#ifdef DEBUG
136    printf ("\n");
137#endif
138  }
139
140  for (int i = 0; i < como1 + comc1; i++) {
141
142    struct cexp1 *common = ((const ASL_fg *) asl) -> I.cexps1_ + i;
143    expression *nle = nl2e (common -> e, asl);
144
145#ifdef DEBUG
146    printf ("cexp1 %d [%d]: ", i, variables_ . size ()); nle -> print ();  printf (" ||| ");
147#endif
148
149    int nlin = common -> nlin;  // Number of linear terms
150
151    if (nlin > 0) {
152
153      int       *indexL = new int       [nlin+1];
154      CouNumber *coeff  = new CouNumber [nlin];
155
156      linpart *L = common -> L;
157
158      for (int j = 0; j < nlin; j++) {
159        //vp = (expr_v *)((char *)L->v.rp - ((char *)&ev.v - (char *)&ev));
160        coeff  [j] = L [j]. fac;
161        indexL [j] = ((uintptr_t) (L [j].v.rp) - (uintptr_t) VAR_E) / sizeof (expr_v);
162#ifdef DEBUG
163        Printf( " %+g x_%-3d", L [j]. fac, 
164                (expr_v *) (L [j].v.rp) - VAR_E //((const ASL_fg *) asl) -> I.cexps_
165                //L [j]. v.i
166                );
167#endif
168      }
169
170      indexL [nlin] = -1;
171
172      expression **al = new expression * [1];
173      *al = nle;
174
175      std::vector <std::pair <exprVar *, CouNumber> > lcoeff;
176      indcoe2vector (indexL, coeff, lcoeff);
177
178      exprGroup *eg = new exprGroup (0, lcoeff, al, 1);
179      commonexprs_ . push_back (eg);
180    } 
181    else commonexprs_ . push_back (nle);
182#ifdef DEBUG
183    printf ("\n");
184#endif
185    //    addAuxiliary (nl2e (((const ASL_fg *) asl) -> I.cexps1_ [i] . e, asl));
186  }
187
188  // objective functions /////////////////////////////////////////////////////////////
189
190  for (int i = 0; i < n_obj; i++) {
191
192    ////////////////////////////////////////////////
193    int nterms = 0;
194
195    // count nonzero terms in linear part
196 
197    for (ograd *objgrad = Ograd [i];
198         objgrad;
199         objgrad = objgrad -> next)
200      if (fabs (objgrad -> coef) > COUENNE_EPS)
201        nterms++;
202
203    expression
204      *body,
205      *nl = nl2e (OBJ_DE [i] . e, asl);
206
207    if (nterms) { // have linear terms
208
209      int       *indexL = new int       [nterms+1];
210      CouNumber *coeff  = new CouNumber [nterms];
211
212      for (ograd *objgrad = Ograd [i]; objgrad; objgrad = objgrad -> next)
213        if (fabs (objgrad -> coef) > COUENNE_EPS) {
214
215          *indexL++ = objgrad -> varno;
216          *coeff++  = objgrad -> coef;
217        }
218
219      *indexL = -1;
220
221      indexL -= nterms;
222      coeff  -= nterms;
223
224      std::vector <std::pair <exprVar *, CouNumber> > lcoeff;
225      indcoe2vector (indexL, coeff, lcoeff);
226
227      if (nl -> code () == COU_EXPRSUM) {
228        body = new exprGroup (0., lcoeff, nl -> ArgList (), nl -> nArgs ());
229        // delete node without deleting children (they are now in body)
230        nl -> ArgList (NULL);
231        delete nl;
232      }
233      else {
234
235        expression **nll = new expression * [1];
236
237        *nll = nl;
238
239        // apparently, objconst (i) is included in the obj expression
240        body = new exprGroup (0., lcoeff, nll, 1);
241        //body = new exprGroup (objconst (i), indexL, coeff, nll, 1);
242      }
243
244      delete [] indexL;
245      delete [] coeff;
246
247    } else
248      // apparently, objconst (i) is included in the obj expression
249      body = nl;
250      //if (fabs (objconst (i) > COUENNE_EPS))
251      //body = new exprSum (nl, new exprConst (objconst (i)));
252      //else
253
254    ///////////////////////////////////////////////////
255
256    expression *subst = body -> simplify ();
257    if (subst) {
258      delete body; // VALGRIND
259      body = subst;
260    }
261
262    // ThirdParty/ASL/solvers/asl.h, line 336: 0 is minimization, 1 is maximization
263    addObjective (body, (OBJ_sense [i] == 0) ? "min" : "max");
264  }
265
266  // constraints ///////////////////////////////////////////////////////////////////
267
268  int *nterms = new int [n_con];
269
270  // allocate space for argument list of all constraints' summations
271  // of linear and nonlinear terms
272
273  // init array with # terms of each constraint
274  for (int i = n_con; i--;) 
275    *nterms++ = 0;
276  nterms -= n_con;
277
278  cgrad *congrad;
279
280  // count all linear terms
281  if (A_colstarts && A_vals)         // Constraints' linear info is stored in A_vals
282    for (register int j = A_colstarts [n_var]; j--;) {
283
284      real coeff = A_vals [j];
285
286      if (fabs (coeff) > COUENNE_EPS)
287        nterms [A_rownos [j]] ++;
288    }
289  else {                             // Constraints' linear info is stored in Cgrad
290    for (register int i = 0; i < n_con; i++)
291      for (congrad = Cgrad [i]; 
292           congrad; 
293           congrad = congrad -> next) 
294        if (fabs (congrad -> coef) > COUENNE_EPS) 
295          nterms [i] ++;
296  }
297
298
299  // vectors of the linear part
300  CouNumber **coeff  = new CouNumber * [n_con];
301  int       **indexL = new int       * [n_con];
302
303  for (register int i = n_con; i--;) 
304    *indexL++ = NULL;
305
306  indexL -= n_con;
307
308
309  // set linear terms
310
311  if (A_colstarts && A_vals)         // Constraints' linear info is stored in A_vals
312    for (int j = 0; j < n_var; j++)
313      for (register int i = A_colstarts [j], k = A_colstarts [j+1] - i; k--; i++) {
314
315        int rowno = A_rownos [i],
316            nt    = nterms [rowno] --;
317
318        CouNumber **cline = coeff  + rowno;
319        int       **iline = indexL + rowno;
320
321        if (*iline==NULL) {
322          *cline = new CouNumber [nt];
323          *iline = new int       [nt+1];
324          (*iline) [nt] = -1;
325        }
326
327        (*cline) [--nt] = A_vals [i];
328        (*iline)   [nt] = j;
329
330      }
331  else {                             // Constraints' linear info is stored in Cgrad
332    for (int i=0; i < n_con; i++) {
333
334      int nt = nterms [i];
335
336      CouNumber **cline = coeff + i;
337      int       **iline = indexL + i;
338
339      *cline = new CouNumber [nt];
340      *iline = new int       [nt+1];
341      (*iline) [nt] = -1;
342
343      for (congrad = Cgrad [i]; congrad; congrad = congrad -> next) 
344        if (fabs (congrad -> coef) > COUENNE_EPS) {
345          (*cline) [--nt] = congrad -> coef;
346          (*iline)   [nt] = congrad -> varno;
347        }
348    }
349  }
350
351  // set constraints' bound and sign and store nonlinear part ///////////////////////////////
352
353  for (int i = 0; i < n_con; i++) {
354
355    enum con_sign sign;
356    double lb, ub;
357
358    if (Urhsx) {
359      lb = LUrhs [i];
360      ub = Urhsx [i];
361    } else {
362      int j = 2*i;
363      lb = LUrhs [j];
364      ub = LUrhs [j+1];
365    }
366
367    // set constraint sign
368    if (lb > negInfinity)
369      if (ub < Infinity) sign = COUENNE_RNG;
370      else               sign = COUENNE_GE;
371    else                 sign = COUENNE_LE;
372
373    // this is an equality constraint 
374    if (fabs (lb - ub) < COUENNE_EPS)
375      sign = COUENNE_EQ;
376
377    expression *body;
378
379    expression **nll = new expression * [1];
380    *nll = nl2e (CON_DE [i] . e, asl);
381
382    if (indexL [i] && (*(indexL [i]) >= 0)) {
383
384      int code = (*nll) -> code ();
385
386      std::vector <std::pair <exprVar *, CouNumber> > lcoeff;
387      indcoe2vector (indexL [i], coeff [i], lcoeff);
388
389      /*std::vector <std::pair <exprVar *, CouNumber> > lcoeff;
390      for (int i=0, *ind = indexL; *ind >= 0; *ind++, i++)
391      lcoeff.push_back (std::pair <exprVar *, CouNumber> (Var (*ind), coeff [i]));*/
392
393      if ((code == COU_EXPRSUM) || 
394          (code == COU_EXPRGROUP)) {
395
396        body    = new exprGroup (0., lcoeff, (*nll) -> ArgList (), (*nll) -> nArgs ());
397        // delete node without deleting children (they are now in body)
398        (*nll) -> ArgList (NULL);
399        delete *nll;
400        delete [] nll;
401      }
402      else body = new exprGroup (0., lcoeff, nll, 1);
403    }
404    else {
405      body = *nll;
406      delete [] nll;
407    }
408
409    expression *subst = body -> simplify ();
410    if (subst) {
411      delete body; // VALGRIND
412      body = subst;
413    }
414
415    // add them (and set lower-upper bound)
416    switch (sign) {
417
418    case COUENNE_EQ:  addEQConstraint  (body, new exprConst (ub)); break;
419    case COUENNE_LE:  addLEConstraint  (body, new exprConst (ub)); break;
420    case COUENNE_GE:  addGEConstraint  (body, new exprConst (lb)); break;
421    case COUENNE_RNG: addRNGConstraint (body, new exprConst (lb), 
422                                              new exprConst (ub)); break;
423    default: printf ("could not recognize constraint\n"); return -1;
424    }
425
426    delete [] indexL [i];
427    delete [] coeff  [i];
428  }
429
430  delete [] indexL;
431  delete [] coeff;
432
433  // create room for problem's variables and bounds
434  CouNumber
435    *= (CouNumber *) malloc ((n_var + ndefined_) * sizeof (CouNumber)),
436    *lb = (CouNumber *) malloc ((n_var + ndefined_) * sizeof (CouNumber)),
437    *ub = (CouNumber *) malloc ((n_var + ndefined_) * sizeof (CouNumber));
438
439  for (int i = n_var + ndefined_; i--;) {
440    x  [i] =  0.;
441    lb [i] = -COUENNE_INFINITY;
442    ub [i] =  COUENNE_INFINITY;
443  }
444
445  domain_.push (n_var + ndefined_, x, lb, ub);
446
447  free (x); free (lb); free (ub);
448
449  // lower and upper bounds ///////////////////////////////////////////////////////////////
450
451  if (LUv) {
452
453    real *Uvx_copy = Uvx;
454
455    if (!Uvx_copy)
456      for (register int i=0; i<n_var; i++) {
457
458        register int j = 2*i;
459
460        Lb (i) = LUv [j];
461        Ub (i) = LUv [j+1];
462      }
463    else
464      for (register int i=n_var; i--;) {
465        Lb (i) = LUv [i];
466        Ub (i) = Uvx_copy [i];
467      }
468
469  } else
470    for (register int i=n_var; i--;) {
471      Lb (i) = - COUENNE_INFINITY;
472      Ub (i) =   COUENNE_INFINITY;
473    }
474
475  // initial x ////////////////////////////////////////////////////////////////////
476
477  for (register int i=n_var; i--;) 
478
479    if (X0 && havex0 [i]) X (i) = X0 [i]; 
480
481    else {
482
483      CouNumber x, l = Lb (i), u = Ub (i);
484
485      if      (l < - COUENNE_INFINITY)
486        if    (u >   COUENNE_INFINITY)  x = 0.;
487        else                            x = u;
488      else if (u >   COUENNE_INFINITY)  x = l;
489      else                              x = 0.5 * (l+u);
490
491      X (i) = x;
492    }
493
494  for (register int i=n_var; i<ndefined_; i++) {
495
496    X  (i) =  0.;
497    Lb (i) = -COUENNE_INFINITY;
498    Ub (i) =  COUENNE_INFINITY;
499  }
500
501  delete [] nterms;
502
503  return 0;
504}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.