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     ipa= ipairs[si]= mcalloc(sizeof(*ipa) * islandtablesz);
 140   }
 141   if ((ip= ipa[di]))
 142     return ip;
 143
 144   ipa[di]= ip= mmalloc(sizeof(*ip));
 145   ip->trades= 0;
 146   ip->route_tail_value= -1;
 147
 148   debugf("VALUE ipair_get(i%d,i%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   return ip;
 157 }
 158
 159 double value_route(int nislands, const int *islands, int exclude_arbitrage) {
 160   int s,d;
 161
 162   ctr_subroutes_valued++;
 163
 164   /* We need to construct the LP problem.  GLPK talks
 165    * about rows and columns, which are numbered from 1.
 166    *
 167    * Each column is a `structural variable' ie one of the entries in
 168    * the objective function.  In our case the set of structural
 169    * variable is, for each port, the set of Trades which collect at
 170    * that island.  (We use `port' to mean `specific visit to an
 171    * island' so if an island appears more than once so do its trades.)
 172    * We don't need to worry about crossing with all the possible
 173    * delivery locations as we always deliver on the first port.
 174    * We will call such a structural variable a Flow, for brevity.
 175    *
 176    * We iterate over the possible Flows adding them as columns as we
 177    * go, and also adding their entries to the various constraints.
 178    *
 179    * Each row is an `auxiliary variable' ie one of the constraints.
 180    * We have two kinds of constraint:
 181    *   - mass/volume/capital: one constraint for each sailed leg
 182    *       (unless relevant constraint is not satisfied)
 183    *   - quantity of commodity available for collection
 184    *       or delivery at particular price and island
 185    * The former are numbered predictably: we have first all the mass
 186    * limits, then all the volume limits, then all the capital limits
 187    * (as applicable) - one for each leg, ie one for each entry
 188    * in islands except the first.
 189    *
 190    * The latter are added as needed and the row numbers are stored in
 191    * a data structure for later reuse.
 192    */
 193
 194   assert(nislands >= 1);
 195   assert(++generation);
 196
 197   assert(!lp);
 198   lp= lpx_create_prob();
 199   lpx_set_obj_dir(lp, LPX_MAX);
 200   lpx_set_int_parm(lp, LPX_K_MSGLEV, DEBUGP(lp) ? 3 : 1);
 201   lpx_set_int_parm(lp, LPX_K_PRESOL, 1);
 202
 203   if (DEBUGP(value)) {
 204     lpx_set_prob_name(lp,(char*)"value_route");
 205     lpx_set_obj_name(lp,(char*)"profit");
 206   }
 207
 208   int legs= nislands-1;
 209   int mass_constraints= setup_leg_constraints(max_mass, legs, "mass");
 210   int volu_constraints= setup_leg_constraints(max_volu, legs, "volu");
 211   int capi_constraints= setup_leg_constraints(max_capi, legs, "capi");
 212
 213   double delay_slot_loss_factor= 1.0;
 214   for (s=0;
 215        s<nislands;
 216        s++, delay_slot_loss_factor *= LOSS_FACTOR_PER_DELAY_SLOT) {
 217     int si= islands[s];
 218
 219     for (d= s + exclude_arbitrage;
 220          d < nislands;
 221          d++) {
 222       int di= islands[d];
 223       int already_d;
 224       for (already_d=s+1; already_d<d; already_d++)
 225         if (islands[already_d] == di)
 226           /* visited this island already since we left s, uninteresting */
 227           goto next_d;
 228
 229       if (d>s && di==si)
 230         /* route has returned to si, no need to think more about s */
 231         goto next_s;
 232
 233       /*----- actually add these trades to the LP problem -----*/
 234
 235       IslandPair *ip= ipair_get_maybe(islands[s], islands[d]);
 236
 237       if (!ip || !ip->trades)
 238         goto next_d;
 239
 240       double loss_factor= delay_slot_loss_factor * ip->distance_loss_factor;
 241       debugf(" SOME   i%d#%d..i%d#%d  dslf=%g dlf=%g  lf=%g\n",
 242              si,s, di,d,
 243              delay_slot_loss_factor, ip->distance_loss_factor, loss_factor);
 244
 245       TradesBlock *block;
 246       for (block=ip->trades; block; block=block->next) {
 247         int inblock;
 248         for (inblock=0; inblock<block->ntrades; inblock++) {
 249           Trade *t= &block->t[inblock];
 250
 251           debugf("  TRADE i%d#%d..i%d#%d c%d %d-%d  ",
 252                  si,s, di,d, t->commodid, t->src_price, t->dst_price);
 253
 254           nconstraint_rows=0;
 255
 256           avail_c(t, &itradeends[si].src, t->src_price, "src", si,ss_ite_sell);
 257           avail_c(t, &itradeends[di].dst, t->dst_price, "dst", di,ss_ite_buy);
 258
 259           int leg;
 260           for (leg=s; leg<d; leg++) {
 261             add_leg_c(mass_constraints,leg, commodstab[t->commodid].mass*1e-3);
 262             add_leg_c(volu_constraints,leg, commodstab[t->commodid].volu*1e-3);
 263             add_leg_c(capi_constraints,leg, t->src_price);
 264           }
 265
 266           double unit_profit= t->dst_price * loss_factor - t->src_price;
 267           debugf("    unit profit %f\n", unit_profit);
 268           if (unit_profit <= 0) continue;
 269
 270           int col= lpx_add_cols(lp,1);
 271           lpx_set_col_bnds(lp, col, LPX_LO, 0, 0);
 272           lpx_set_obj_coef(lp, col, unit_profit);
 273           lpx_set_mat_col(lp, col, nconstraint_rows,
 274                           constraint_rows, constraint_coeffs);
 275
 276           if (DEBUGP(value)) {
 277             char *name= masprintf("c%d_p%d_%d_p%d_%d", t->commodid,
 278                                   s, t->src_price, d, t->dst_price);
 279             lpx_set_col_name(lp, col, name);
 280             free(name);
 281           }
 282         } /* inblock */
 283       } /* block */
 284
 285       /*----- that's done adding these trades to the LP problem -----*/
 286
 287     next_d:;
 288     } /* for (d) */
 289   next_s:;
 290   } /* for (s) */
 291
 292   double profit= 0;
 293
 294   if (lpx_get_num_cols(lp)) {
 295     ctr_subroutes_nonempty++;
 296
 297     if (DEBUGP(lp))
 298       lpx_write_cpxlp(lp, (char*)DEBUG_DEV);
 299
 300     int ipr= lpx_simplex(lp);
 301     assert(ipr==LPX_E_OK);
 302
 303     if (DEBUGP(lp))
 304       lpx_print_sol(lp, (char*)DEBUG_DEV);
 305
 306     int lpst= lpx_get_status(lp);
 307     assert(lpst == LPX_OPT);
 308     profit= lpx_get_obj_val(lp);
 309   }
 310
 311   lpx_delete_prob(lp);
 312   lp= 0;
 313
 314   return profit;
 315 }
 316
 317 #define TRADE_FROM                                                      \
 318     "  FROM sell, buy\n"                                                \
 319     "  WHERE sell.commodid=buy.commodid AND sell.price < buy.price\n"
 320
 321 static void read_trades(void) {
 322   /* We would like to use DISTINCT but sqlite3 is too stupid
 323    * to notice that it could use the index to do the DISTINCT
 324    * which makes it rather slow. */
 325   sqlite3_stmt *ss_trades;
 326
 327 #define TRADE_COLS \
 328     "sell.commodid, sell.islandid, sell.price, buy.islandid, buy.price"
 329   SQL_PREPARE(ss_trades,
 330               " SELECT " TRADE_COLS "\n"
 331               TRADE_FROM
 332               "  ORDER BY " TRADE_COLS);
 333
 334   SQL_DISTINCT_DECL(cols,5);
 335   while (SQL_DISTINCT_STEP(ss_trades,cols,5)) {
 336     ctr_trades_loaded++;
 337     IslandPair *ip= ipair_get_create(cols[1], cols[3]);
 338     TradesBlock *block= ip->trades;
 339     if (!block || ip->trades->ntrades >= TRADES_PER_BLOCK) {
 340       block= mmalloc(sizeof(*block));
 341       block->next= ip->trades;
 342       ip->trades= block;
 343       block->ntrades= 0;
 344     }
 345     Trade *trade= &block->t[block->ntrades];
 346     trade->commodid=  cols[0];
 347     trade->src_price= cols[2];
 348     trade->dst_price= cols[4];
 349     block->ntrades++;
 350   }
 351   sqlite3_finalize(ss_trades);
 352 }
 353
 354 static void read_islandtradeends(const char *bs, int srcdstoff) {
 355
 356 #define TRADEEND_KEYCOLS "%s.commodid, %s.islandid, %s.stallid"
 357   char *stmt= masprintf(" SELECT " TRADEEND_KEYCOLS ", %s.price, %s.qty\n"
 358                         TRADE_FROM
 359                         "  ORDER BY "  TRADEEND_KEYCOLS,
 360                         bs,bs,bs,bs,bs, bs,bs,bs);
 361   char *stmt_id= masprintf("qtys (%s)",bs);
 362   sqlite3_stmt *ss= sql_prepare(stmt, stmt_id);
 363   free(stmt); free(stmt_id);
 364
 365   SQL_DISTINCT_DECL(cols,5);
 366   while (SQL_DISTINCT_STEP(ss,cols,3)) {
 367     ctr_quantities_loaded++;
 368     IslandTradeEnd *search;
 369
 370     int commodid= cols[0];
 371     int islandid= cols[1];
 372     int price= cols[3];
 373     int qty= cols[4];
 374
 375     IslandTradeEnd **trades= (void*)((char*)&itradeends[islandid] + srcdstoff);
 376
 377     for (search= *trades; search; search=search->next)
 378       if (search->commodid==commodid && search->price==price)
 379         goto found;
 380     /* not found, add new end */
 381
 382     search= mmalloc(sizeof(*search));
 383     search->commodid= commodid;
 384     search->price= price;
 385     search->next= *trades;
 386     search->generation= 0;
 387     search->qty= 0;
 388     *trades= search;
 389
 390   found:
 391     search->qty += qty;
 392   }
 393   sqlite3_finalize(ss);
 394 }
 395
 396 void setup_value(void) {
 397   sqlite3_stmt *sst;
 398   int i;
 399
 400   commodstabsz= sql_single_int("SELECT max(commodid) FROM commods") + 1;
 401   commodstab= mmalloc(sizeof(*commodstab)*commodstabsz);
 402   for (i=0; i<commodstabsz; i++)
 403     commodstab[i].mass= commodstab[i].volu= -1;
 404
 405   SQL_PREPARE(sst,
 406               "SELECT commodid,unitmass,unitvolume FROM commods");
 407   while (SQL_STEP(sst)) {
 408     ctr_commodities_loaded++;
 409     int id= sqlite3_column_int(sst,0);
 410     assert(id>=0 && id<commodstabsz);
 411     commodstab[id].mass= sqlite3_column_int(sst,1);
 412     commodstab[id].volu= sqlite3_column_int(sst,2);
 413   }
 414   sqlite3_finalize(sst);
 415
 416   ipairs= mcalloc(sizeof(*ipairs) * islandtablesz);
 417   itradeends= mcalloc(sizeof(*itradeends) * islandtablesz);
 418
 419   SQL_PREPARE(ss_ipair_dist,
 420               " SELECT dist FROM dists\n"
 421               "  WHERE aiid=? and biid=?");
 422
 423   read_trades();
 424   read_islandtradeends("sell", offsetof(IslandTradeEndHeads, src));
 425   read_islandtradeends("buy",  offsetof(IslandTradeEndHeads, dst));
 426 }