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 commodstabsz;
  11 static CommodInfo *commodstab;
  12
  13 static sqlite3_stmt *ss_ipair_dist;
  14 static sqlite3_stmt *ss_ite_buy, *ss_ite_sell;
  15
  16
  17 #define MAX_LEGS (MAX_ROUTELEN-1)
  18
  19 typedef struct {
  20   int commodid, src_price, dst_price;
  21 } Trade;
  22
  23 #define TRADES_PER_BLOCK 10
  24
  25 typedef struct TradesBlock {
  26   struct TradesBlock *next;
  27   int ntrades;
  28   Trade t[TRADES_PER_BLOCK];
  29 } TradesBlock;
  30
  31 static IslandPair ***ipairs; /* ipairs[sislandid][dislandid] */
  32
  33 typedef struct IslandTradeEnd {
  34   struct IslandTradeEnd *next;
  35   /* key: */
  36   int commodid, price;
  37   /* values: */
  38   int qty;
  39   unsigned long generation;
  40   int rownum;
  41 } IslandTradeEnd;
  42
  43 typedef struct {
  44   IslandTradeEnd *src, *dst;
  45 } IslandTradeEndHeads;
  46
  47 IslandTradeEndHeads *itradeends;
  48   /* itradeends[islandid].{src,dst}->commodid etc. */
  49
  50 static LPX *lp;
  51 static unsigned long generation;
  52
  53 static int nconstraint_rows;
  54 static int constraint_rows[1+2+3*MAX_LEGS];
  55 static double constraint_coeffs[1+2+3*MAX_LEGS];
  56       /* dummy0, src, dst, for_each_leg( [mass], [volume], [capital] ) */
  57
  58 static void add_constraint(int row, double coefficient) {
  59   nconstraint_rows++; /* glpk indices start from 1 !!! */
  60   constraint_rows  [nconstraint_rows]= row;
  61   constraint_coeffs[nconstraint_rows]= coefficient;
  62 }
  63
  64 static void avail_c(const Trade *t, IslandTradeEnd **trades,
  65                     int price, const char *srcdst,
  66                     int islandid, sqlite3_stmt *ss_ite) {
  67   /* find row number of trade availability constraint */
  68   IslandTradeEnd *search;
  69
  70   for (search= *trades; search; search=search->next)
  71     if (search->commodid==t->commodid && search->price==price)
  72       goto found;
  73   abort();
  74
  75  found:;
  76   if (search->generation != generation) {
  77     search->rownum= lpx_add_rows(lp, 1);
  78     lpx_set_row_bnds(lp, search->rownum, LPX_UP, 0, search->qty);
  79
  80     if (DEBUGP(value) || DEBUGP(check)) {
  81       char *name= masprintf("%s_i%d_c%d_%d_all",
  82                             srcdst, islandid, t->commodid, price);
  83       lpx_set_row_name(lp,search->rownum,name);
  84
  85       if (DEBUGP(check)) {
  86         int nrows= lpx_get_num_rows(lp);
  87         assert(search->rownum == nrows);
  88         int i;
  89         for (i=1; i<nrows; i++)
  90           assert(strcmp(name, lpx_get_row_name(lp,i)));
  91       }
  92       free(name);
  93     }
  94     search->generation= generation;
  95   }
  96
  97   add_constraint(search->rownum, 1.0);
  98 }
  99
 100 static int setup_leg_constraints(double max_thing, int legs, const char *wh) {
 101   int leg, startrow;
 102   if (max_thing < 0 || !legs) return -1;
 103   startrow= lpx_add_rows(lp, legs);
 104   for (leg=0; leg<legs; leg++) {
 105     int row= leg+startrow;
 106     lpx_set_row_bnds(lp, row, LPX_UP, 0, max_thing);
 107     if (DEBUGP(value)) {
 108       char *name= masprintf("%s_%d",wh,leg);
 109       lpx_set_row_name(lp,row,name);
 110       free(name);
 111     }
 112   }
 113   return startrow;
 114 }
 115
 116 static void add_leg_c(int startrow, int leg, double value) {
 117   if (startrow<=0) return;
 118   assert(value > 0);
 119   add_constraint(startrow+leg, value);
 120 }
 121
 122 IslandPair *ipair_get_maybe(int si, int di) {
 123   IslandPair **ipa;
 124
 125   assert(si < islandtablesz);
 126   assert(di < islandtablesz);
 127
 128   if (!(ipa= ipairs[si])) return 0;
 129   return ipa[di];
 130 }
 131
 132 static IslandPair *ipair_get_create(int si, int di) {
 133   IslandPair *ip, **ipa;
 134
 135   assert(si < islandtablesz);
 136   assert(di < islandtablesz);
 137
 138   if (!(ipa= ipairs[si])) {
 139     ipairs[si]= MCALLOC(ipa, islandtablesz);
 140   }
 141   if ((ip= ipa[di]))
 142     return ip;
 143
 144   ipa[di]= NEW(ip);
 145   ip->trades= 0;
 146   ip->route_tail_value= -1;
 147
 148   if (si==di) ctr_islands_arbitrage++;
 149   else ctr_ipairs_relevant++;
 150
 151   debugf("VALUE ipair_get(i%d,i%d) running...\n", si,di);
 152   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_dist, 1, si) );
 153   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_dist, 2, di) );
 154   assert(SQL_STEP(ss_ipair_dist));
 155   int dist= sqlite3_column_int(ss_ipair_dist, 0);
 156   ip->distance_loss_factor= pow(distance_loss_factor_per_league, dist);
 157   sqlite3_reset(ss_ipair_dist);
 158
 159   return ip;
 160 }
 161
 162 double value_route(int nislands, const int *islands, int exclude_arbitrage) {
 163   int s,d;
 164
 165   ctr_subroutes_valued++;
 166
 167   /* We need to construct the LP problem.  GLPK talks
 168    * about rows and columns, which are numbered from 1.
 169    *
 170    * Each column is a `structural variable' ie one of the entries in
 171    * the objective function.  In our case the set of structural
 172    * variable is, for each port, the set of Trades which collect at
 173    * that island.  (We use `port' to mean `specific visit to an
 174    * island' so if an island appears more than once so do its trades.)
 175    * We don't need to worry about crossing with all the possible
 176    * delivery locations as we always deliver on the first port.
 177    * We will call such a structural variable a Flow, for brevity.
 178    *
 179    * We iterate over the possible Flows adding them as columns as we
 180    * go, and also adding their entries to the various constraints.
 181    *
 182    * Each row is an `auxiliary variable' ie one of the constraints.
 183    * We have two kinds of constraint:
 184    *   - mass/volume/capital: one constraint for each sailed leg
 185    *       (unless relevant constraint is not satisfied)
 186    *   - quantity of commodity available for collection
 187    *       or delivery at particular price and island
 188    * The former are numbered predictably: we have first all the mass
 189    * limits, then all the volume limits, then all the capital limits
 190    * (as applicable) - one for each leg, ie one for each entry
 191    * in islands except the first.
 192    *
 193    * The latter are added as needed and the row numbers are stored in
 194    * a data structure for later reuse.
 195    */
 196
 197   assert(nislands >= 1);
 198   assert(++generation);
 199
 200   assert(!lp);
 201   lp= lpx_create_prob();
 202   lpx_set_obj_dir(lp, LPX_MAX);
 203   lpx_set_int_parm(lp, LPX_K_MSGLEV, DEBUGP(lp) ? 3 : 1);
 204   lpx_set_int_parm(lp, LPX_K_PRESOL, 1);
 205
 206   if (DEBUGP(value)) {
 207     lpx_set_prob_name(lp,(char*)"value_route");
 208     lpx_set_obj_name(lp,(char*)"profit");
 209   }
 210
 211   int legs= nislands-1;
 212   int mass_constraints= setup_leg_constraints(max_mass, legs, "mass");
 213   int volu_constraints= setup_leg_constraints(max_volu, legs, "volu");
 214   int capi_constraints= setup_leg_constraints(max_capi, legs, "capi");
 215
 216   double delay_slot_loss_factor= 1.0;
 217   for (s=0;
 218        s<nislands;
 219        s++, delay_slot_loss_factor *= LOSS_FACTOR_PER_DELAY_SLOT) {
 220     int si= islands[s];
 221
 222     for (d= s + exclude_arbitrage;
 223          d < nislands;
 224          d++) {
 225       int di= islands[d];
 226       int already_d;
 227       for (already_d=s+1; already_d<d; already_d++)
 228         if (islands[already_d] == di)
 229           /* visited this island already since we left s, uninteresting */
 230           goto next_d;
 231
 232       if (d>s && di==si)
 233         /* route has returned to si, no need to think more about s */
 234         goto next_s;
 235
 236       /*----- actually add these trades to the LP problem -----*/
 237
 238       IslandPair *ip= ipair_get_maybe(islands[s], islands[d]);
 239
 240       if (!ip || !ip->trades)
 241         goto next_d;
 242
 243       double loss_factor= delay_slot_loss_factor * ip->distance_loss_factor;
 244       debugf(" SOME   i%d#%d..i%d#%d  dslf=%g dlf=%g  lf=%g\n",
 245              si,s, di,d,
 246              delay_slot_loss_factor, ip->distance_loss_factor, loss_factor);
 247
 248       TradesBlock *block;
 249       for (block=ip->trades; block; block=block->next) {
 250         int inblock;
 251         for (inblock=0; inblock<block->ntrades; inblock++) {
 252           Trade *t= &block->t[inblock];
 253
 254           debugf("  TRADE i%d#%d..i%d#%d c%d %d-%d  ",
 255                  si,s, di,d, t->commodid, t->src_price, t->dst_price);
 256
 257           nconstraint_rows=0;
 258
 259           avail_c(t, &itradeends[si].src, t->src_price, "src", si,ss_ite_sell);
 260           avail_c(t, &itradeends[di].dst, t->dst_price, "dst", di,ss_ite_buy);
 261
 262           int leg;
 263           for (leg=s; leg<d; leg++) {
 264             add_leg_c(mass_constraints,leg, commodstab[t->commodid].mass*1e-3);
 265             add_leg_c(volu_constraints,leg, commodstab[t->commodid].volu*1e-3);
 266             add_leg_c(capi_constraints,leg, t->src_price);
 267           }
 268
 269           double unit_profit= t->dst_price * loss_factor - t->src_price;
 270           debugf("    unit profit %f\n", unit_profit);
 271           if (unit_profit <= 0) continue;
 272
 273           int col= lpx_add_cols(lp,1);
 274           lpx_set_col_bnds(lp, col, LPX_LO, 0, 0);
 275           lpx_set_obj_coef(lp, col, unit_profit);
 276           lpx_set_mat_col(lp, col, nconstraint_rows,
 277                           constraint_rows, constraint_coeffs);
 278
 279           if (DEBUGP(value)) {
 280             char *name= masprintf("c%d_p%d_%d_p%d_%d", t->commodid,
 281                                   s, t->src_price, d, t->dst_price);
 282             lpx_set_col_name(lp, col, name);
 283             free(name);
 284           }
 285         } /* inblock */
 286       } /* block */
 287
 288       /*----- that's done adding these trades to the LP problem -----*/
 289
 290     next_d:;
 291     } /* for (d) */
 292   next_s:;
 293   } /* for (s) */
 294
 295   double profit= 0;
 296
 297   if (lpx_get_num_cols(lp)) {
 298     ctr_subroutes_nonempty++;
 299
 300     if (DEBUGP(lp))
 301       lpx_write_cpxlp(lp, (char*)DEBUG_DEV);
 302
 303     int ipr= lpx_simplex(lp);
 304     assert(ipr==LPX_E_OK);
 305
 306     if (DEBUGP(lp))
 307       lpx_print_sol(lp, (char*)DEBUG_DEV);
 308
 309     int lpst= lpx_get_status(lp);
 310     assert(lpst == LPX_OPT);
 311     profit= lpx_get_obj_val(lp);
 312   }
 313
 314   lpx_delete_prob(lp);
 315   lp= 0;
 316
 317   return profit;
 318 }
 319
 320 #define TRADE_FROM                                                      \
 321     "  FROM sell, buy\n"                                                \
 322     "  WHERE sell.commodid=buy.commodid AND sell.price < buy.price\n"
 323
 324 static void read_trades(void) {
 325   /* We would like to use DISTINCT but sqlite3 is too stupid
 326    * to notice that it could use the index to do the DISTINCT
 327    * which makes it rather slow. */
 328   sqlite3_stmt *ss_trades;
 329
 330 #define TRADE_COLS \
 331     "sell.commodid, sell.islandid, sell.price, buy.islandid, buy.price"
 332   SQL_PREPARE(ss_trades,
 333               " SELECT " TRADE_COLS "\n"
 334               TRADE_FROM
 335               "  ORDER BY " TRADE_COLS);
 336
 337   SQL_DISTINCT_DECL(cols,5);
 338   while (SQL_DISTINCT_STEP(ss_trades,cols,5)) {
 339     ctr_trades_loaded++;
 340     IslandPair *ip= ipair_get_create(cols[1], cols[3]);
 341     TradesBlock *block= ip->trades;
 342     if (!block || ip->trades->ntrades >= TRADES_PER_BLOCK) {
 343       NEW(block);
 344       block->next= ip->trades;
 345       ip->trades= block;
 346       block->ntrades= 0;
 347     }
 348     Trade *trade= &block->t[block->ntrades];
 349     trade->commodid=  cols[0];
 350     trade->src_price= cols[2];
 351     trade->dst_price= cols[4];
 352     block->ntrades++;
 353   }
 354   sqlite3_finalize(ss_trades);
 355 }
 356
 357 static void read_islandtradeends(const char *bs, int srcdstoff) {
 358
 359 #define TRADEEND_KEYCOLS "%s.commodid, %s.islandid, %s.stallid"
 360   char *stmt= masprintf(" SELECT " TRADEEND_KEYCOLS ", %s.price, %s.qty\n"
 361                         TRADE_FROM
 362                         "  ORDER BY "  TRADEEND_KEYCOLS,
 363                         bs,bs,bs,bs,bs, bs,bs,bs);
 364   char *stmt_id= masprintf("qtys (%s)",bs);
 365   sqlite3_stmt *ss= sql_prepare(stmt, stmt_id);
 366   free(stmt); free(stmt_id);
 367
 368   SQL_DISTINCT_DECL(cols,5);
 369   while (SQL_DISTINCT_STEP(ss,cols,3)) {
 370     ctr_quantities_loaded++;
 371     IslandTradeEnd *search;
 372
 373     int commodid= cols[0];
 374     int islandid= cols[1];
 375     int price= cols[3];
 376     int qty= cols[4];
 377
 378     IslandTradeEnd **trades= (void*)((char*)&itradeends[islandid] + srcdstoff);
 379
 380     for (search= *trades; search; search=search->next)
 381       if (search->commodid==commodid && search->price==price)
 382         goto found;
 383     /* not found, add new end */
 384
 385     NEW(search);
 386     search->commodid= commodid;
 387     search->price= price;
 388     search->next= *trades;
 389     search->generation= 0;
 390     search->qty= 0;
 391     *trades= search;
 392
 393   found:
 394     search->qty += qty;
 395   }
 396   sqlite3_finalize(ss);
 397 }
 398
 399 void setup_value(void) {
 400   sqlite3_stmt *sst;
 401
 402   commodstabsz= sql_single_int("SELECT max(commodid) FROM commods") + 1;
 403   MCALLOC_INITEACH(commodstab, commodstabsz,
 404                    this->mass= this->volu= -1
 405                    );
 406
 407   SQL_PREPARE(sst,
 408               "SELECT commodid,unitmass,unitvolume FROM commods");
 409   while (SQL_STEP(sst)) {
 410     ctr_commodities_loaded++;
 411     int id= sqlite3_column_int(sst,0);
 412     assert(id>=0 && id<commodstabsz);
 413     commodstab[id].mass= sqlite3_column_int(sst,1);
 414     commodstab[id].volu= sqlite3_column_int(sst,2);
 415   }
 416   sqlite3_finalize(sst);
 417
 418   MCALLOC(ipairs, islandtablesz);
 419   MCALLOC(itradeends, islandtablesz);
 420
 421   SQL_PREPARE(ss_ipair_dist,
 422               " SELECT dist FROM dists\n"
 423               "  WHERE aiid=? and biid=?");
 424
 425   read_trades();
 426   read_islandtradeends("sell", offsetof(IslandTradeEndHeads, src));
 427   read_islandtradeends("buy",  offsetof(IslandTradeEndHeads, dst));
 428 }