如何通过阿里达摩院MindOpt获得MILP多个解

简介: 在2024年1月达摩院新发布的MindOpt 优化求解器V1.1.0版本中,新增加了一个"MIP/SolutionNumber"参数,可以用于获取MILP多个解。有些业务里,会想要找到更多的可行解,目标值不一定最优,用于给业务指导。本篇案例将讲解如何使用此功能。

MindOpt V1.1 新增"MIP/SolutionNumber"参数


在本月达摩院新发布的MindOpt 优化求解器V1.1.0版本,新增加了一个"MIP/SolutionNumber"参数,可以用于获取MILP多个解。

image.png


优化求解器产品是求解优化问题的专业计算软件,属于底层数学软件,可以用于各个行业。对优化求解器有更多好奇心的初学者,可查阅小编之前的文章《什么是优化技术?给算法小白同学的快速讲解和上手文》(或公众号精排版)。

在默认模式使用时,求解器最后只会给出一个解,对应求解到的最优目标值。有些业务里,会想要找到更多的可行解,目标值不一定最优,用于给业务指导。此次MindOpt更新的MILP参数会产生多个可行解。下载和安装MindOpt软件>>

使用方法

想要多个结果,设置的相关参数:

  • MIP/SolutionPoolSize (int)   设置解缓存池的最大容量。求解前设置。

计算完成后,从属性(Attributes)中获取结果的属性:

  • SolCount (int)  找到的较优解数量。
  • Xn (double) 由参数 MIP/SolutionNumber 指定的较优解。
  • 关联参数:MIP/SolutionPoolSize (int)   设置获取较优解的下标。设置后,通过获取属性Xn得到该较优解。求解完成后使用。

比如求解完成后,获取第k个solution的方式:用户设置<参数> SolutionNumber = k (0 <= k < SolCount),设置完成之后<属性>Xn即为对应的suboptimal solution的值。

示例代码


示例代码如下:

  • line2是索引的MindOpt安装目录里面的示例MILP模型文件
  • line6是设置候选解池数目
  • line10是求解的最优目标值
  • line14-20 是由差到优的结果的获取方式
frommindoptpyimport*file="~/mindopt/1.1.0/examples/data/pg.mps.gz"m=read(file)
vars=m.getVars()
expr=m.getObjective()
m.setParam(MDO.Param.MIP_SolutionPoolSize, 10)
m.optimize()
print("Solution count =", m.SolCount)
print("Problem status =", m.status)
if (m.status==MDO.Status.OPTIMAL):
print("Best Solution obj =", m.objval)
print(str([var.Xforvarinvars[:20]]), "...")
print("Suboptimal solutions from worst to best:")
foriinrange(m.SolCount):
m.setParam(MDO.Param.MIP_SolutionNumber, i)
objval=m.objConstforiinrange(expr.size()):
objval+=expr.getCoeff(i) *expr.getVar(i).Xnprint("  suboptimal obj = ", objval)
print("  "+str([round(var.Xn,1) forvarinvars[:20]]), "...")


输出的结果日志摘取部分如下:

..................
Set parameter MIP/SolutionPoolSize to value 10Model summary.
- Num. variables     : 2700- Num. constraints   : 125- Num. nonzeros      : 5200- Num. integer vars. : 100- Bound range        : [1.0e+00,2.5e+03]
- Objective range    : [1.0e+00,1.4e+02]
..................
- Solution pool    : 10Branch-and-cut method terminated. Time : 30.305s
..................
Solution count =10Problem status =1Best Solution obj =-8674.342607117027
[1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0] ...
Suboptimal solutions from worst to best:
Set parameter MIP/SolutionNumber to value 0  suboptimal obj =7009.0
  [0.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0] ...
Set parameter MIP/SolutionNumber to value 1  suboptimal obj =6937.0
  [1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0] ...
Set parameter MIP/SolutionNumber to value 2  suboptimal obj =-3661.011498595497
  [1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0] ...
Set parameter MIP/SolutionNumber to value 3  suboptimal obj =-3987.192860239571
  [1.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0] ...
Set parameter MIP/SolutionNumber to value 4  suboptimal obj =-4162.448499031024
  [1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0, 1.0] ...
Set parameter MIP/SolutionNumber to value 5  suboptimal obj =-8553.380870759038
  [1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0] ...
Set parameter MIP/SolutionNumber to value 6  suboptimal obj =-8637.723513904024
  [1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0] ...
Set parameter MIP/SolutionNumber to value 7  suboptimal obj =-8653.94037031042
  [1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0] ...
Set parameter MIP/SolutionNumber to value 8  suboptimal obj =-8665.322015044003
  [1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, -0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0] ...
Set parameter MIP/SolutionNumber to value 9  suboptimal obj =-8666.843995053305
  [1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0, 0.0, 1.0, 0.0] ...
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