运筹优化学习21:Java调用Cplex实现求解Cuting Stock Porblem的列生成算法详解(下)

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简介: 运筹优化学习21:Java调用Cplex实现求解Cuting Stock Porblem的列生成算法详解

4.2.3 第二次进基离基

为便于表述,我们将x2直接换掉:

gif.png

Cplex求解:

dvar int+ x1; dvar int+ x2; dvar int+ x3; dvar int+ x4;
minimize 5*x1 + 9*x2 + 5*x3 + 10*x4; 
subject to{
2*x1 + 0*x2 + 0*x3 + 0*x4 >= 30;
0*x1 + 0*x2 + 0*x3 + 3*x4 >= 20;
0*x1 + 2*x2 + 1*x3 + 0*x4 >= 40;
}

X = [15,20,0,6.7]; 目标值321.67;对偶变量:[2.5,3.3,4.5]

对应整数解为X = [15, 20, 0, 7];目标值325

gif.gif 应该离基,构建新列gif.gif

image.png

进基列[1, 1, 0];离基列[0, 0, 1]

4.2.4 第三次进基离基

直接换掉gif.gif

gif.png


Cplex求解:


dvar int+ x1; dvar int+ x2; dvar int+ x3; dvar int+ x4;
minimize 5*x1 + 9*x2 + 5*x3 + 10*x4; 
subject to{
2*x1 + 0*x2 + 1*x3 + 0*x4 >= 30;
0*x1 + 0*x2 + 1*x3 + 3*x4 >= 20;
0*x1 + 2*x2 + 0*x3 + 0*x4 >= 40;
}

X = [5, 20, 20, 0]; 目标值305;对偶变量:[2.5,2.5,4.5]

gif.gif 应该离基,构建新列gif.gif

image.png


三个检验数都为0,我们完美的找到了问题的最优解,而且还是整数解。

4.2.5 解的分析

有三种长度为9,14,16的木材,成本价分别为5,9,10,需要切割长度为4的成品 30个;长度为5的成品20个;长度为7的成品40个,求解切割方案,使得总体成本价最低。

gif.png

X = [5, 20, 20]; 目标值305


5个[2,0,0]的方案,20个[0,0,2]的方案,20个[1,1,0]的方案


方案为:9米的木材切成两个4米,方案使用5次; 9米木材切成1个4米、1个5米的方案使用20次; 14米木材切成2个7米的方案使用20次


该方案浪费木料为:5 * 1 + 20*0 + 20*2 = 45米;一共使用了45根木材,25根14米木材,没有使用16米的木材。


4.2.6 总结

这一节我们计算了3种不同成本的木材型号和3种需求的CSP问题的求解实例验证,做如下小结:


由于我们只有3个约束,要先选择三个可行的裁切方案作为初始裁切组合

我们构建了3种木材类型的subproblem,subprobelm的约束根据可用的木材型号设置

进基变量是subproblem目标负最小值列;离基变量为决策变量取值为0的列;一进一出,始终保持模型只处理4个变量

RMP的每次优化都会得到新的决策变量及其对偶变量的取值

对偶变量发生变化时,每个subproblem只需更新他的目标函数即可,约束不用动

终止的条件是所有的subproblem的最优目标值非负


5 Java调用Cplex实现的列生成算法

代码请关注文末公众号回复:java-cplex-CG-CSP

5.1 遇到的问题及解决


导入Java工程:File --> import --> General --> Existing Projects into Workspace --> Next --> Select toot directory后输入工程父目录,下边勾选Copy projects into workspace --> Fnished

运行工程:右键点击src --> cut --> CutStock.java,点击Run as --> 1 Java Application;此处弹出运行错误,以后处理


5.1.2 JNI错误及处理办法

1) 错误截图:

20200204213241897.png

20200204213318391.png

20200204213338998.png

2) 原因:这个错误是因为项目的依赖库不对,需要你重新配置一下

3) 解决方案

该项目的 Build Path , 在Libraries 中看到如下内容:

20200204213608156.png

有两个路径缺失,我们要做的就是把这个路径删除,替换为我们自己


处理方式:


选中第一行的cplex.jar,点击右侧的Remove;再点击Add External JARS ...,找到自己的cplex.jar,把它加进来

net.mindview.jar包,是java编程思想第四版中需要使用net.mindview.util包,下载地址, 提取码: a25m;下载之后,加载方式与 1 一致

配置Java环境:Add Library.. -> JRE System Library -> Execution environment:JavaSE-1.8


5.2 算例及运行

image.png


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