yarrg/rsvalue.c

   1 /**/
   2
   3 #include <obstack.h>
   4 #include <glpk.h>
   5
   6 #include "rscommon.h"
   7
   8 DEBUG_DEFINE_DEBUGF(value);
   9
  10 typedef struct { int mass, volu; } CommodInfo;
  11 static int commodstablesz;
  12 static CommodInfo *commodstable;
  13
  14 static sqlite3_stmt *ss_ipair_dist, *ss_ipair_trades;
  15
  16 #define MAX_LEGS (MAX_ROUTELEN-1)
  17
  18 typedef struct {
  19   int commodid, src_price, src_qty, dst_price, dst_qty;
  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, rownum;
  42 } IslandTradeEnd, *IslandDirnTradeEnds;
  43
  44 typedef struct {
  45   int islandid;
  46   IslandDirnTradeEnds collect, deliver;
  47 } IslandTradeEnds;
  48
  49 static struct obstack ites_obstack;
  50 static LPX *lp;
  51
  52 static int nconstraint_rows;
  53 static int constraint_rows[1+2+3*MAX_LEGS];
  54 static double constraint_coeffs[1+2+3*MAX_LEGS];
  55       /* dummy0, src, dst, for_each_leg( [mass], [volume], [capital] ) */
  56
  57 static void add_constraint(int row, double coefficient) {
  58   nconstraint_rows++; /* glpk indices start from 1 !!! */
  59   constraint_rows  [nconstraint_rows]= row;
  60   constraint_coeffs[nconstraint_rows]= coefficient;
  61 }
  62
  63 static void avail_constraint(const Trade *t, IslandDirnTradeEnds *trades,
  64                              int price, int qty, const char *srcdst) {
  65   /* find row number of trade availability constraint */
  66   IslandTradeEnd *search;
  67
  68   for (search= *trades; search; search=search->next)
  69     if (search->commodid==t->commodid && search->price==price) {
  70       assert(search->qty == qty);
  71       goto found;
  72     }
  73   /* not found, add new row */
  74   search= obstack_alloc(&ites_obstack, sizeof(*search));
  75   search->commodid= t->commodid;
  76   search->price= price;
  77   search->qty= qty;
  78   search->rownum= lpx_add_rows(lp, 1);
  79   search->next= *trades;
  80   if (DEBUGP(value)) {
  81     char *name= masprintf("%s_commod%d_price%d",srcdst,t->commodid,price);
  82     lpx_set_row_name(lp,search->rownum,name);
  83     free(name);
  84   }
  85   *trades= search;
  86  found:;
  87   int rownum= search->rownum;
  88
  89   lpx_set_row_bnds(lp, rownum, LPX_UP, 0, qty);
  90   add_constraint(rownum, 1.0);
  91 }
  92
  93 static int setup_leg_constraints(double max_thing, int legs, const char *wh) {
  94   int leg, startrow;
  95   if (max_thing < 0 || !legs) return -1;
  96   startrow= lpx_add_rows(lp, legs);
  97   for (leg=0; leg<nislands-1; leg++) {
  98     int row= leg+startrow;
  99     lpx_set_row_bnds(lp, row, LPX_UP, 0, max_thing);
 100     if (DEBUGP(value)) {
 101       char *name= masprintf("max_leg%d_%s",leg,wh);
 102       lpx_set_row_name(lp,row,name);
 103       free(name);
 104     }
 105   }
 106   return startrow;
 107 }
 108
 109 static void add_leg_c(int startrow, int leg, double value) {
 110   if (startrow<=0) return;
 111   add_constraint(startrow+leg, value);
 112 }
 113
 114 static IslandPair *ipair_get(int si, int di) {
 115   IslandPair *ip, **ipa;
 116
 117   assert(si < nislands);
 118   assert(di < nislands);
 119
 120   if (!(ipa= ipairs[si])) {
 121     ipa= ipairs[si]= mcalloc(sizeof(*ipa) * nislands);
 122   }
 123   if ((ip= ipa[di]))
 124     return ip;
 125
 126   ipa[di]= ip= mmalloc(sizeof(*ip));
 127   ip->ntrades= 0;
 128   ip->trades= 0;
 129   int inblock= TRADES_PER_BLOCK;
 130   TradesBlock *block= 0;
 131
 132   debugf("VALUE ipair_get(%d,%d) running...\n", si,di);
 133   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_dist, 1, si) );
 134   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_dist, 2, di) );
 135   assert(SQL_STEP(ss_ipair_dist));
 136   int dist= sqlite3_column_int(ss_ipair_dist, 0);
 137   ip->distance_loss_factor= pow(distance_loss_factor_per_league, dist);
 138   sqlite3_reset(ss_ipair_dist);
 139
 140   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_trades, 1, si) );
 141   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_trades, 2, di) );
 142
 143   while (SQL_STEP(ss_ipair_trades)) {
 144     if (inblock == TRADES_PER_BLOCK) {
 145       block= mmalloc(sizeof(*block));
 146       block->next= ip->trades;
 147       ip->trades= block;
 148       inblock= 0;
 149     }
 150     int *irp, i;
 151     for (i=0, irp=&block->t[inblock].commodid; i<5; i++, irp++)
 152       *irp= sqlite3_column_int(ss_ipair_trades, i);
 153     ip->ntrades++;
 154     inblock++;
 155   }
 156   if (inblock < TRADES_PER_BLOCK)
 157     block->t[inblock].commodid= -1;
 158
 159   sqlite3_reset(ss_ipair_trades);
 160
 161   return ip;
 162 }
 163
 164 void value_route(int nislands, const int *islands) {
 165   int s,d;
 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
 199   char *free_to_reset_obstack= obstack_alloc(&ites_obstack, 1);
 200
 201   int nites=0;
 202   IslandTradeEnds ites[nislands], *iteps[nislands];
 203
 204   for (s=0; s<nislands; s++) {
 205     IslandTradeEnds *ite;
 206     int si= islands[s];
 207     int i;
 208     for (i=0, ite=ites; i<nites; i++, ite++)
 209       if (ite->islandid==si)
 210         goto found;
 211     /* not found, add new */
 212     assert(ite == &ites[nites]);
 213     ite->islandid= si;
 214     ite->collect= ite->deliver= 0;
 215     nites++;
 216   found:
 217     iteps[s]= ite;
 218   }
 219
 220   assert(!lp);
 221   lp= lpx_create_prob();
 222   lpx_set_obj_dir(lp, LPX_MAX);
 223   if (DEBUGP(value)) {
 224     lpx_set_prob_name(lp,(char*)"value_route");
 225     lpx_set_obj_name(lp,(char*)"profit");
 226   }
 227
 228   int legs= nislands-1;
 229   int mass_constraints= setup_leg_constraints(max_mass, legs, "mass");
 230   int volu_constraints= setup_leg_constraints(max_volu, legs, "volu");
 231   int capi_constraints= setup_leg_constraints(max_capi, legs, "capi");
 232
 233   double delay_slot_loss_factor= 1.0;
 234   for (s=0;
 235        s<nislands;
 236        s++, delay_slot_loss_factor *= LOSS_FACTOR_PER_DELAY_SLOT) {
 237     int si= islands[s];
 238
 239     for (d=s; d<nislands; d++) {
 240       int di= islands[d];
 241       int already_d;
 242       for (already_d=s+1; already_d<d; already_d++)
 243         if (islands[already_d] == di)
 244           /* visited this island already since we left s, uninteresting */
 245           goto next_d;
 246       if (d>s && di==si)
 247         /* route has returned to si, no need to think more about s */
 248         goto next_s;
 249
 250       /*----- actually add these trades to the LP problem -----*/
 251
 252       IslandPair *ip= ipair_get(islands[s], islands[d]);
 253       TradesBlock *block= ip->trades;
 254       int tradestodo= ip->ntrades;
 255       int inblock= 0;
 256       int col= lpx_add_cols(lp,ip->ntrades);
 257
 258       double loss_factor= delay_slot_loss_factor * ip->distance_loss_factor;
 259
 260       while (tradestodo-- >0) {
 261         if (inblock >= TRADES_PER_BLOCK) {
 262           block= block->next;
 263           inblock= 0;
 264         }
 265         Trade *t= &block->t[inblock++];
 266
 267         debugf("  TRADE %d#%d..%d#%d %d %d-%d\n",
 268                si,s, di,d, t->commodid, t->src_price, t->dst_price);
 269
 270         nconstraint_rows=0;
 271
 272         avail_constraint(t, &iteps[s]->collect, t->src_price,t->src_qty,"src");
 273         avail_constraint(t, &iteps[d]->deliver, t->dst_price,t->dst_qty,"dst");
 274
 275         int leg;
 276         for (leg=s; leg<d; leg++) {
 277           add_leg_c(mass_constraints, leg, commodstable[t->commodid].mass);
 278           add_leg_c(volu_constraints, leg, commodstable[t->commodid].volu);
 279           add_leg_c(capi_constraints, leg, t->src_price);
 280         }
 281
 282         lpx_set_col_bnds(lp, col, LPX_LO, 0, 0);
 283         lpx_set_obj_coef(lp, col,
 284                          (t->dst_price - t->src_price) * loss_factor);
 285         lpx_set_mat_col(lp, col, nconstraint_rows,
 286                         constraint_rows, constraint_coeffs);
 287         if (DEBUGP(value)) {
 288           char *name= masprintf("trade_commod%d_port%d_at%d_port%d_at%d",
 289                                 t->commodid, s, t->src_price, d, t->dst_price);
 290           lpx_set_col_name(lp, col, name);
 291           free(name);
 292         }
 293       } /* while (tradestodo-- >0) */
 294
 295       /*----- that's done adding these trades to the LP problem -----*/
 296
 297     next_d:;
 298     } /* for (d) */
 299   next_s:;
 300   } /* for (s) */
 301
 302   lpx_delete_prob(lp);
 303   lp= 0;
 304
 305   obstack_free(&ites_obstack, free_to_reset_obstack);
 306 }
 307
 308 void setup_value(void) {
 309   sqlite3_stmt *sst;
 310   int i;
 311
 312 #define obstack_chunk_alloc mmalloc
 313 #define obstack_chunk_free free
 314   obstack_init(&ites_obstack);
 315
 316   nislands= sql_single_int("SELECT max(islandid) FROM islands") + 1;
 317   debugf("VALUE nislands=%d\n",nislands);
 318
 319   commodstablesz= sql_single_int("SELECT max(commodid) FROM commods") + 1;
 320   commodstable= mmalloc(sizeof(*commodstable)*commodstablesz);
 321   for (i=0; i<commodstablesz; i++)
 322     commodstable[i].mass= commodstable[i].volu= -1;
 323
 324   SQL_MUST( sqlite3_prepare(db,
 325      "SELECT commodid,unitmass,unitvolume FROM commods", -1,&sst,0) );
 326   while (SQL_STEP(sst)) {
 327     int id= sqlite3_column_int(sst,0);
 328     assert(id>=0 && id<commodstablesz);
 329     commodstable[id].mass= sqlite3_column_int(sst,1);
 330     commodstable[id].volu= sqlite3_column_int(sst,2);
 331   }
 332   sqlite3_finalize(sst);
 333
 334   SQL_MUST( sqlite3_prepare(db,
 335      "SELECT\n"
 336      " sell.commodid            commodid,\n"
 337      " sell.price               src_price,\n"
 338      " sum(sell.qty)            src_qty,\n"
 339      " buy.price                dst_price,\n"
 340      " sum(buy.qty)             dst_qty\n"
 341      " FROM sell JOIN buy\n"
 342      "   ON sell.commodid = buy.commodid\n"
 343      "  AND buy.price > sell.price\n"
 344      " WHERE sell.islandid=?\n"
 345      "   AND buy.islandid=?\n"
 346      " GROUP BY sell.commodid, sell.price, buy.price",
 347                             -1, &ss_ipair_trades, 0) );
 348
 349   SQL_MUST( sqlite3_prepare(db,
 350      " SELECT dist from dists where aiid=? and biid=?",
 351                             -1, &ss_ipair_dist, 0) );
 352
 353   ipairs= mcalloc(sizeof(*ipairs) * nislands);
 354 }