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