yarrg/rsvalue.c

   1 /**/
   2
   3 #include <glpk.h>
   4
   5 #include "rscommon.h"
   6
   7 DEBUG_DEFINE_DEBUGF(value);
   8
   9 typedef struct { int mass, volu; } CommodInfo;
  10 static int commodstablesz;
  11 static CommodInfo *commodstable;
  12
  13 static sqlite3_stmt *ss_ipair_dist, *ss_ipair_trades;
  14 static sqlite3_stmt *ss_ite_buy, *ss_ite_sell;
  15
  16 #define MAX_LEGS (MAX_ROUTELEN-1)
  17
  18 typedef struct {
  19   int commodid, src_price, dst_price;
  20 } Trade;
  21
  22 #define TRADES_PER_BLOCK 10
  23
  24 typedef struct TradesBlock{
  25   struct TradesBlock *next;
  26   Trade t[TRADES_PER_BLOCK];
  27 } TradesBlock;
  28
  29 typedef struct {
  30   double distance_loss_factor;
  31   int ntrades;
  32   TradesBlock *trades;
  33 } IslandPair;
  34
  35 int nislands;
  36 IslandPair ***ipairs; /* ipairs[sislandid][dislandid] */
  37
  38 typedef struct IslandTradeEnd {
  39   struct IslandTradeEnd *next;
  40   int commodid, price;
  41   int qty;
  42   unsigned long generation;
  43   int rownum;
  44 } IslandTradeEnd, *IslandDirnTradeEnds;
  45
  46 typedef struct {
  47   int islandid;
  48   IslandDirnTradeEnds collect, deliver;
  49 } IslandTradeEnds;
  50
  51 static LPX *lp;
  52 static unsigned long generation;
  53
  54 static int nconstraint_rows;
  55 static int constraint_rows[1+2+3*MAX_LEGS];
  56 static double constraint_coeffs[1+2+3*MAX_LEGS];
  57       /* dummy0, src, dst, for_each_leg( [mass], [volume], [capital] ) */
  58
  59 static void add_constraint(int row, double coefficient) {
  60   nconstraint_rows++; /* glpk indices start from 1 !!! */
  61   constraint_rows  [nconstraint_rows]= row;
  62   constraint_coeffs[nconstraint_rows]= coefficient;
  63 }
  64
  65 static void avail_c(const Trade *t, IslandDirnTradeEnds *trades,
  66                     int price, const char *srcdst,
  67                     int islandid, sqlite3_stmt *ss_ite) {
  68   /* find row number of trade availability constraint */
  69   IslandTradeEnd *search;
  70
  71   for (search= *trades; search; search=search->next)
  72     if (search->commodid==t->commodid && search->price==price)
  73       goto found;
  74   /* not found, add new row */
  75
  76   search= mmalloc(sizeof(*search));
  77   search->commodid= t->commodid;
  78   search->price= price;
  79   search->next= *trades;
  80   search->generation= 0;
  81
  82   SQL_BIND(ss_ite, 1, islandid);
  83   SQL_BIND(ss_ite, 2, t->commodid);
  84   SQL_BIND(ss_ite, 3, price);
  85   assert(SQL_STEP(ss_ite));
  86   search->qty= sqlite3_column_int(ss_ite, 0);
  87   SQL_MUST( sqlite3_reset(ss_ite) );
  88
  89   *trades= search;
  90
  91  found:;
  92   if (search->generation != generation) {
  93     search->rownum= lpx_add_rows(lp, 1);
  94     lpx_set_row_bnds(lp, search->rownum, LPX_UP, 0, search->qty);
  95
  96     if (DEBUGP(value)) {
  97       char *name= masprintf("%s_c%d_%d",srcdst,t->commodid,price);
  98       lpx_set_row_name(lp,search->rownum,name);
  99       free(name);
 100     }
 101     search->generation= generation;
 102   }
 103
 104   add_constraint(search->rownum, 1.0);
 105 }
 106
 107 static int setup_leg_constraints(double max_thing, int legs, const char *wh) {
 108   int leg, startrow;
 109   if (max_thing < 0 || !legs) return -1;
 110   startrow= lpx_add_rows(lp, legs);
 111   for (leg=0; leg<nislands-1; leg++) {
 112     int row= leg+startrow;
 113     lpx_set_row_bnds(lp, row, LPX_UP, 0, max_thing);
 114     if (DEBUGP(value)) {
 115       char *name= masprintf("max_leg%d_%s",leg,wh);
 116       lpx_set_row_name(lp,row,name);
 117       free(name);
 118     }
 119   }
 120   return startrow;
 121 }
 122
 123 static void add_leg_c(int startrow, int leg, double value) {
 124   if (startrow<=0) return;
 125   assert(value > 0);
 126   add_constraint(startrow+leg, value);
 127 }
 128
 129 static IslandPair *ipair_get(int si, int di) {
 130   IslandPair *ip, **ipa;
 131
 132   assert(si < nislands);
 133   assert(di < nislands);
 134
 135   if (!(ipa= ipairs[si])) {
 136     ipa= ipairs[si]= mcalloc(sizeof(*ipa) * nislands);
 137   }
 138   if ((ip= ipa[di]))
 139     return ip;
 140
 141   ipa[di]= ip= mmalloc(sizeof(*ip));
 142   ip->ntrades= 0;
 143   ip->trades= 0;
 144   int inblock= TRADES_PER_BLOCK;
 145   TradesBlock *block= 0;
 146
 147   debugf("VALUE ipair_get(%d,%d) running...\n", si,di);
 148   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_dist, 1, si) );
 149   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_dist, 2, di) );
 150   assert(SQL_STEP(ss_ipair_dist));
 151   int dist= sqlite3_column_int(ss_ipair_dist, 0);
 152   ip->distance_loss_factor= pow(distance_loss_factor_per_league, dist);
 153   sqlite3_reset(ss_ipair_dist);
 154
 155   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_trades, 1, si) );
 156   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_trades, 2, di) );
 157
 158   while (SQL_STEP(ss_ipair_trades)) {
 159     if (inblock == TRADES_PER_BLOCK) {
 160       block= mmalloc(sizeof(*block));
 161       block->next= ip->trades;
 162       ip->trades= block;
 163       inblock= 0;
 164     }
 165     int *irp, i;
 166     for (i=0, irp=&block->t[inblock].commodid; i<3; i++, irp++)
 167       *irp= sqlite3_column_int(ss_ipair_trades, i);
 168     ip->ntrades++;
 169     inblock++;
 170   }
 171   if (inblock < TRADES_PER_BLOCK)
 172     block->t[inblock].commodid= -1;
 173
 174   sqlite3_reset(ss_ipair_trades);
 175
 176   return ip;
 177 }
 178
 179 double value_route(int nislands, const int *islands) {
 180   int s,d;
 181
 182   /* We need to construct the LP problem.  GLPK talks
 183    * about rows and columns, which are numbered from 1.
 184    *
 185    * Each column is a `structural variable' ie one of the entries in
 186    * the objective function.  In our case the set of structural
 187    * variable is, for each port, the set of Trades which collect at
 188    * that island.  (We use `port' to mean `specific visit to an
 189    * island' so if an island appears more than once so do its trades.)
 190    * We don't need to worry about crossing with all the possible
 191    * delivery locations as we always deliver on the first port.
 192    * We will call such a structural variable a Flow, for brevity.
 193    *
 194    * We iterate over the possible Flows adding them as columns as we
 195    * go, and also adding their entries to the various constraints.
 196    *
 197    * Each row is an `auxiliary variable' ie one of the constraints.
 198    * We have two kinds of constraint:
 199    *   - mass/volume/capital: one constraint for each sailed leg
 200    *       (unless relevant constraint is not satisfied)
 201    *   - quantity of commodity available for collection
 202    *       or delivery at particular price and island
 203    * The former are numbered predictably: we have first all the mass
 204    * limits, then all the volume limits, then all the capital limits
 205    * (as applicable) - one for each leg, ie one for each entry
 206    * in islands except the first.
 207    *
 208    * The latter are added as needed and the row numbers are stored in
 209    * a data structure for later reuse.
 210    */
 211
 212   assert(nislands >= 1);
 213   assert(++generation);
 214
 215   int nites=0;
 216   IslandTradeEnds ites[nislands], *iteps[nislands];
 217
 218   for (s=0; s<nislands; s++) {
 219     IslandTradeEnds *ite;
 220     int si= islands[s];
 221     int i;
 222     for (i=0, ite=ites; i<nites; i++, ite++)
 223       if (ite->islandid==si)
 224         goto found;
 225     /* not found, add new */
 226     assert(ite == &ites[nites]);
 227     ite->islandid= si;
 228     ite->collect= ite->deliver= 0;
 229     nites++;
 230   found:
 231     iteps[s]= ite;
 232   }
 233
 234   assert(!lp);
 235   lp= lpx_create_prob();
 236   lpx_set_obj_dir(lp, LPX_MAX);
 237   lpx_set_int_parm(lp, LPX_K_MSGLEV, DEBUGP(lp) ? 3 : 1);
 238
 239   if (DEBUGP(value)) {
 240     lpx_set_prob_name(lp,(char*)"value_route");
 241     lpx_set_obj_name(lp,(char*)"profit");
 242   }
 243
 244   int legs= nislands-1;
 245   int mass_constraints= setup_leg_constraints(max_mass, legs, "mass");
 246   int volu_constraints= setup_leg_constraints(max_volu, legs, "volu");
 247   int capi_constraints= setup_leg_constraints(max_capi, legs, "capi");
 248
 249   double delay_slot_loss_factor= 1.0;
 250   for (s=0;
 251        s<nislands;
 252        s++, delay_slot_loss_factor *= LOSS_FACTOR_PER_DELAY_SLOT) {
 253     int si= islands[s];
 254
 255     for (d=s; d<nislands; d++) {
 256       int di= islands[d];
 257       int already_d;
 258       for (already_d=s+1; already_d<d; already_d++)
 259         if (islands[already_d] == di)
 260           /* visited this island already since we left s, uninteresting */
 261           goto next_d;
 262
 263       if (d>s && di==si)
 264         /* route has returned to si, no need to think more about s */
 265         goto next_s;
 266
 267       /*----- actually add these trades to the LP problem -----*/
 268
 269       IslandPair *ip= ipair_get(islands[s], islands[d]);
 270       TradesBlock *block= ip->trades;
 271       int tradestodo= ip->ntrades;
 272       if (!tradestodo)
 273         goto next_d;
 274
 275       int inblock= 0;
 276       int col= lpx_add_cols(lp,ip->ntrades);
 277
 278       double loss_factor= delay_slot_loss_factor * ip->distance_loss_factor;
 279
 280       while (tradestodo-- >0) {
 281         if (inblock >= TRADES_PER_BLOCK) {
 282           block= block->next;
 283           inblock= 0;
 284         }
 285         Trade *t= &block->t[inblock++];
 286
 287         debugf("  TRADE %d#%d..%d#%d %d %d-%d\n",
 288                si,s, di,d, t->commodid, t->src_price, t->dst_price);
 289
 290         nconstraint_rows=0;
 291
 292         avail_c(t, &iteps[s]->collect, t->src_price,"src", si, ss_ite_sell);
 293         avail_c(t, &iteps[d]->deliver, t->dst_price,"dst", di, ss_ite_buy);
 294
 295         int leg;
 296         for (leg=s; leg<d; leg++) {
 297           add_leg_c(mass_constraints, leg, commodstable[t->commodid].mass);
 298           add_leg_c(volu_constraints, leg, commodstable[t->commodid].volu);
 299           add_leg_c(capi_constraints, leg, t->src_price);
 300         }
 301
 302         lpx_set_col_bnds(lp, col, LPX_LO, 0, 0);
 303         lpx_set_obj_coef(lp, col,
 304                          (t->dst_price - t->src_price) * loss_factor);
 305         lpx_set_mat_col(lp, col, nconstraint_rows,
 306                         constraint_rows, constraint_coeffs);
 307         if (DEBUGP(value)) {
 308           char *name= masprintf("c%d_p%d_%d_p%d_%d",
 309                                 t->commodid, s, t->src_price, d, t->dst_price);
 310           lpx_set_col_name(lp, col, name);
 311           free(name);
 312         }
 313
 314         col++;
 315       } /* while (tradestodo-- >0) */
 316
 317       /*----- that's done adding these trades to the LP problem -----*/
 318
 319     next_d:;
 320     } /* for (d) */
 321   next_s:;
 322   } /* for (s) */
 323
 324   if (DEBUGP(lp))
 325     lpx_write_cpxlp(lp, (char*)"/dev/stdout");
 326
 327   int ipr= lpx_interior(lp);
 328   assert(ipr==LPX_E_OK);
 329
 330   if (DEBUGP(lp))
 331     lpx_print_ips(lp, (char*)"/dev/stdout");
 332
 333   assert(lpx_ipt_status(lp) == LPX_T_OPT);
 334   double profit= lpx_ipt_obj_val(lp);
 335
 336   lpx_delete_prob(lp);
 337   lp= 0;
 338
 339   return profit;
 340 }
 341
 342 void setup_value(void) {
 343   sqlite3_stmt *sst;
 344   int i;
 345
 346   nislands= sql_single_int("SELECT max(islandid) FROM islands") + 1;
 347   debugf("VALUE nislands=%d\n",nislands);
 348
 349   commodstablesz= sql_single_int("SELECT max(commodid) FROM commods") + 1;
 350   commodstable= mmalloc(sizeof(*commodstable)*commodstablesz);
 351   for (i=0; i<commodstablesz; i++)
 352     commodstable[i].mass= commodstable[i].volu= -1;
 353
 354   SQL_PREPARE(sst,
 355               "SELECT commodid,unitmass,unitvolume FROM commods");
 356   while (SQL_STEP(sst)) {
 357     int id= sqlite3_column_int(sst,0);
 358     assert(id>=0 && id<commodstablesz);
 359     commodstable[id].mass= sqlite3_column_int(sst,1);
 360     commodstable[id].volu= sqlite3_column_int(sst,2);
 361   }
 362   sqlite3_finalize(sst);
 363
 364   SQL_PREPARE(ss_ipair_dist,
 365               " SELECT dist FROM dists\n"
 366               "  WHERE aiid=? and biid=?");
 367
 368   SQL_PREPARE(ss_ipair_trades,
 369               "SELECT DISTINCT\n"
 370               " sell.commodid           commodid,\n"
 371               " sell.price              src_price,\n"
 372               " buy.price               dst_price\n"
 373               " FROM sell JOIN buy\n"
 374               "   ON sell.commodid = buy.commodid\n"
 375               "  AND buy.price > sell.price\n"
 376               " WHERE sell.islandid=?\n"
 377               "   AND buy.islandid=?");
 378
 379 #define BS(bs)                                  \
 380   SQL_PREPARE(ss_ite_##bs,                      \
 381               "SELECT\n"                        \
 382               " sum(qty)\n"                     \
 383               " FROM " #bs "\n"                 \
 384               " WHERE islandid=?\n"             \
 385               "   AND commodid=?\n"             \
 386               "   AND price=?");
 387   BS(buy)
 388   BS(sell)
 389 #undef BS
 390
 391   ipairs= mcalloc(sizeof(*ipairs) * nislands);
 392 }