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) || DEBUGP(check)) {
  98       char *name= masprintf("%s_i%d_c%d_%d_all",
  99                             srcdst, islandid, t->commodid, price);
 100       lpx_set_row_name(lp,search->rownum,name);
 101
 102       if (DEBUGP(check)) {
 103         int nrows= lpx_get_num_rows(lp);
 104         assert(search->rownum == nrows);
 105         int i;
 106         for (i=1; i<nrows; i++)
 107           assert(strcmp(name, lpx_get_row_name(lp,i)));
 108       }
 109       free(name);
 110     }
 111     search->generation= generation;
 112   }
 113
 114   add_constraint(search->rownum, 1.0);
 115 }
 116
 117 static int setup_leg_constraints(double max_thing, int legs, const char *wh) {
 118   int leg, startrow;
 119   if (max_thing < 0 || !legs) return -1;
 120   startrow= lpx_add_rows(lp, legs);
 121   for (leg=0; leg<legs; leg++) {
 122     int row= leg+startrow;
 123     lpx_set_row_bnds(lp, row, LPX_UP, 0, max_thing);
 124     if (DEBUGP(value)) {
 125       char *name= masprintf("%s_%d",wh,leg);
 126       lpx_set_row_name(lp,row,name);
 127       free(name);
 128     }
 129   }
 130   return startrow;
 131 }
 132
 133 static void add_leg_c(int startrow, int leg, double value) {
 134   if (startrow<=0) return;
 135   assert(value > 0);
 136   add_constraint(startrow+leg, value);
 137 }
 138
 139 static IslandPair *ipair_get(int si, int di) {
 140   IslandPair *ip, **ipa;
 141
 142   assert(si < islandtablesz);
 143   assert(di < islandtablesz);
 144
 145   if (!(ipa= ipairs[si])) {
 146     ipa= ipairs[si]= mcalloc(sizeof(*ipa) * islandtablesz);
 147   }
 148   if ((ip= ipa[di]))
 149     return ip;
 150
 151   ipa[di]= ip= mmalloc(sizeof(*ip));
 152   ip->ntrades= 0;
 153   ip->trades= 0;
 154   int inblock= TRADES_PER_BLOCK;
 155   TradesBlock *block=0, **tail=&ip->trades;
 156
 157   debugf("VALUE ipair_get(%d,%d) running...\n", si,di);
 158   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_dist, 1, si) );
 159   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_dist, 2, di) );
 160   assert(SQL_STEP(ss_ipair_dist));
 161   int dist= sqlite3_column_int(ss_ipair_dist, 0);
 162   ip->distance_loss_factor= pow(distance_loss_factor_per_league, dist);
 163   sqlite3_reset(ss_ipair_dist);
 164
 165   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_trades, 1, si) );
 166   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_trades, 2, di) );
 167
 168   while (SQL_STEP(ss_ipair_trades)) {
 169     if (inblock == TRADES_PER_BLOCK) {
 170       block= mmalloc(sizeof(*block));
 171       block->next= 0;
 172       *tail= block;
 173       tail= &block->next;
 174       inblock= 0;
 175     }
 176     int *irp, i;
 177     for (i=0, irp=&block->t[inblock].commodid; i<3; i++, irp++)
 178       *irp= sqlite3_column_int(ss_ipair_trades, i);
 179     ip->ntrades++;
 180     inblock++;
 181   }
 182   if (inblock < TRADES_PER_BLOCK)
 183     block->t[inblock].commodid= -1;
 184
 185   sqlite3_reset(ss_ipair_trades);
 186
 187   return ip;
 188 }
 189
 190 double value_route(int nislands, const int *islands) {
 191   int s,d;
 192
 193   /* We need to construct the LP problem.  GLPK talks
 194    * about rows and columns, which are numbered from 1.
 195    *
 196    * Each column is a `structural variable' ie one of the entries in
 197    * the objective function.  In our case the set of structural
 198    * variable is, for each port, the set of Trades which collect at
 199    * that island.  (We use `port' to mean `specific visit to an
 200    * island' so if an island appears more than once so do its trades.)
 201    * We don't need to worry about crossing with all the possible
 202    * delivery locations as we always deliver on the first port.
 203    * We will call such a structural variable a Flow, for brevity.
 204    *
 205    * We iterate over the possible Flows adding them as columns as we
 206    * go, and also adding their entries to the various constraints.
 207    *
 208    * Each row is an `auxiliary variable' ie one of the constraints.
 209    * We have two kinds of constraint:
 210    *   - mass/volume/capital: one constraint for each sailed leg
 211    *       (unless relevant constraint is not satisfied)
 212    *   - quantity of commodity available for collection
 213    *       or delivery at particular price and island
 214    * The former are numbered predictably: we have first all the mass
 215    * limits, then all the volume limits, then all the capital limits
 216    * (as applicable) - one for each leg, ie one for each entry
 217    * in islands except the first.
 218    *
 219    * The latter are added as needed and the row numbers are stored in
 220    * a data structure for later reuse.
 221    */
 222
 223   assert(nislands >= 1);
 224   assert(++generation);
 225
 226   assert(!lp);
 227   lp= lpx_create_prob();
 228   lpx_set_obj_dir(lp, LPX_MAX);
 229   lpx_set_int_parm(lp, LPX_K_MSGLEV, DEBUGP(lp) ? 3 : 1);
 230
 231   if (DEBUGP(value)) {
 232     lpx_set_prob_name(lp,(char*)"value_route");
 233     lpx_set_obj_name(lp,(char*)"profit");
 234   }
 235
 236   int legs= nislands-1;
 237   int mass_constraints= setup_leg_constraints(max_mass, legs, "mass");
 238   int volu_constraints= setup_leg_constraints(max_volu, legs, "volu");
 239   int capi_constraints= setup_leg_constraints(max_capi, legs, "capi");
 240
 241   double delay_slot_loss_factor= 1.0;
 242   for (s=0;
 243        s<nislands;
 244        s++, delay_slot_loss_factor *= LOSS_FACTOR_PER_DELAY_SLOT) {
 245     int si= islands[s];
 246
 247     for (d=s; d<nislands; d++) {
 248       int di= islands[d];
 249       int already_d;
 250       for (already_d=s+1; already_d<d; already_d++)
 251         if (islands[already_d] == di)
 252           /* visited this island already since we left s, uninteresting */
 253           goto next_d;
 254
 255       if (d>s && di==si)
 256         /* route has returned to si, no need to think more about s */
 257         goto next_s;
 258
 259       /*----- actually add these trades to the LP problem -----*/
 260
 261       IslandPair *ip= ipair_get(islands[s], islands[d]);
 262       TradesBlock *block= ip->trades;
 263       int tradestodo= ip->ntrades;
 264       if (!tradestodo)
 265         goto next_d;
 266
 267       int inblock= 0;
 268       int col= lpx_add_cols(lp,ip->ntrades);
 269
 270       double loss_factor= delay_slot_loss_factor * ip->distance_loss_factor;
 271       debugf(" SOME   i%d#%d..i%d#%d  dslf=%g dlf=%g  lf=%g\n",
 272              si,s, di,d,
 273              delay_slot_loss_factor, ip->distance_loss_factor, loss_factor);
 274
 275       while (tradestodo-- >0) {
 276         if (inblock >= TRADES_PER_BLOCK) {
 277           block= block->next;
 278           inblock= 0;
 279         }
 280         Trade *t= &block->t[inblock++];
 281
 282         debugf("  TRADE i%d#%d..i%d#%d c%d %d-%d  ",
 283                si,s, di,d, t->commodid, t->src_price, t->dst_price);
 284
 285         nconstraint_rows=0;
 286
 287         avail_c(t, &itradeends[si].src, t->src_price, "src", si, ss_ite_sell);
 288         avail_c(t, &itradeends[di].dst, t->dst_price, "dst", di, ss_ite_buy);
 289
 290         int leg;
 291         for (leg=s; leg<d; leg++) {
 292           add_leg_c(mass_constraints,leg, commodstable[t->commodid].mass*1e-3);
 293           add_leg_c(volu_constraints,leg, commodstable[t->commodid].volu*1e-3);
 294           add_leg_c(capi_constraints,leg, t->src_price);
 295         }
 296
 297         double unit_profit= t->dst_price * loss_factor - t->src_price;
 298         debugf("    unit profit %f\n", unit_profit);
 299
 300         lpx_set_col_bnds(lp, col, LPX_LO, 0, 0);
 301         lpx_set_obj_coef(lp, col, unit_profit);
 302         lpx_set_mat_col(lp, col, nconstraint_rows,
 303                         constraint_rows, constraint_coeffs);
 304
 305         if (DEBUGP(value)) {
 306           char *name= masprintf("c%d_p%d_%d_p%d_%d",
 307                                 t->commodid, s, t->src_price, d, t->dst_price);
 308           lpx_set_col_name(lp, col, name);
 309           free(name);
 310         }
 311
 312         col++;
 313       } /* while (tradestodo-- >0) */
 314
 315       /*----- that's done adding these trades to the LP problem -----*/
 316
 317     next_d:;
 318     } /* for (d) */
 319   next_s:;
 320   } /* for (s) */
 321
 322   double profit= 0;
 323
 324   if (lpx_get_num_cols(lp)) {
 325     if (DEBUGP(lp))
 326       lpx_write_cpxlp(lp, (char*)DEBUG_DEV);
 327
 328     int ipr= lpx_simplex(lp);
 329     assert(ipr==LPX_E_OK);
 330
 331     if (DEBUGP(lp))
 332       lpx_print_sol(lp, (char*)DEBUG_DEV);
 333
 334     int lpst= lpx_get_status(lp);
 335     assert(lpst == LPX_OPT);
 336     profit= lpx_get_obj_val(lp);
 337   }
 338
 339   lpx_delete_prob(lp);
 340   lp= 0;
 341
 342   return profit;
 343 }
 344
 345 void setup_value(void) {
 346   sqlite3_stmt *sst;
 347   int i;
 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   itradeends= mcalloc(sizeof(*itradeends) * islandtablesz);
 355
 356   SQL_PREPARE(sst,
 357               "SELECT commodid,unitmass,unitvolume FROM commods");
 358   while (SQL_STEP(sst)) {
 359     int id= sqlite3_column_int(sst,0);
 360     assert(id>=0 && id<commodstablesz);
 361     commodstable[id].mass= sqlite3_column_int(sst,1);
 362     commodstable[id].volu= sqlite3_column_int(sst,2);
 363   }
 364   sqlite3_finalize(sst);
 365
 366   SQL_PREPARE(ss_ipair_dist,
 367               " SELECT dist FROM dists\n"
 368               "  WHERE aiid=? and biid=?");
 369
 370   SQL_PREPARE(ss_ipair_trades,
 371               "SELECT DISTINCT\n"
 372               " sell.commodid           commodid,\n"
 373               " sell.price              src_price,\n"
 374               " buy.price               dst_price\n"
 375               " FROM sell JOIN buy\n"
 376               "   ON sell.commodid = buy.commodid\n"
 377               "  AND buy.price > sell.price\n"
 378               " WHERE sell.islandid=?\n"
 379               "   AND buy.islandid=?");
 380
 381 #define BS(bs)                                  \
 382   SQL_PREPARE(ss_ite_##bs,                      \
 383               "SELECT\n"                        \
 384               " sum(qty)\n"                     \
 385               " FROM " #bs "\n"                 \
 386               " WHERE islandid=?\n"             \
 387               "   AND commodid=?\n"             \
 388               "   AND price=?");
 389   BS(buy)
 390   BS(sell)
 391 #undef BS
 392
 393   ipairs= mcalloc(sizeof(*ipairs) * islandtablesz);
 394 }