yarrg/rsvalue.c

   1 /**/
   2
   3 #include <glpk.h>
   4
   5 #include "rscommon.h"
   6
   7 DEBUG_DEFINE_DEBUGF(value);
   8 DEBUG_DEFINE_SOME_DEBUGF(value2,debug2f);
   9
  10 typedef struct { int mass, volu; } CommodInfo;
  11 static int commodstabsz;
  12 static CommodInfo *commodstab;
  13
  14 static sqlite3_stmt *ss_ipair_dist;
  15 static sqlite3_stmt *ss_ite_buy, *ss_ite_sell;
  16
  17
  18 #define MAX_LEGS (MAX_ROUTELEN-1)
  19
  20 typedef struct {
  21   int commodid, src_price, dst_price;
  22 } Trade;
  23
  24 #define TRADES_PER_BLOCK 10
  25
  26 typedef struct TradesBlock {
  27   struct TradesBlock *next;
  28   int ntrades;
  29   Trade t[TRADES_PER_BLOCK];
  30 } TradesBlock;
  31
  32 static IslandPair ***ipairs; /* ipairs[sislandid][dislandid] */
  33
  34 typedef struct IslandTradeEnd {
  35   struct IslandTradeEnd *next;
  36   /* key: */
  37   int commodid, price;
  38   /* values: */
  39   int qty;
  40   unsigned long generation;
  41   int rownum;
  42 } IslandTradeEnd;
  43
  44 typedef struct {
  45   IslandTradeEnd *src, *dst;
  46 } IslandTradeEndHeads;
  47
  48 IslandTradeEndHeads *itradeends;
  49   /* itradeends[islandid].{src,dst}->commodid etc. */
  50
  51 static LPX *lp;
  52 static unsigned long generation;
  53
  54 static int nconstraint_rows;
  55 static int constraint_rows[1+2+3*MAX_LEGS];
  56 static double constraint_coeffs[1+2+3*MAX_LEGS];
  57       /* dummy0, src, dst, for_each_leg( [mass], [volume], [capital] ) */
  58
  59 static void add_constraint(int row, double coefficient) {
  60   nconstraint_rows++; /* glpk indices start from 1 !!! */
  61   constraint_rows  [nconstraint_rows]= row;
  62   constraint_coeffs[nconstraint_rows]= coefficient;
  63 }
  64
  65 static void avail_c(const Trade *t, IslandTradeEnd **trades,
  66                     int price, const char *srcdst,
  67                     int islandid, sqlite3_stmt *ss_ite) {
  68   /* find row number of trade availability constraint */
  69   IslandTradeEnd *search;
  70
  71   for (search= *trades; search; search=search->next)
  72     if (search->commodid==t->commodid && search->price==price)
  73       goto found;
  74   abort();
  75
  76  found:;
  77   if (search->generation != generation) {
  78     search->rownum= lpx_add_rows(lp, 1);
  79     lpx_set_row_bnds(lp, search->rownum, LPX_UP, 0, search->qty);
  80
  81     if (DEBUGP(value) || DEBUGP(check)) {
  82       char *name= masprintf("%s_i%d_c%d_%d_all",
  83                             srcdst, islandid, t->commodid, price);
  84       lpx_set_row_name(lp,search->rownum,name);
  85
  86       if (DEBUGP(check)) {
  87         int nrows= lpx_get_num_rows(lp);
  88         assert(search->rownum == nrows);
  89         int i;
  90         for (i=1; i<nrows; i++)
  91           assert(strcmp(name, lpx_get_row_name(lp,i)));
  92       }
  93       free(name);
  94     }
  95     search->generation= generation;
  96   }
  97
  98   add_constraint(search->rownum, 1.0);
  99 }
 100
 101 static int setup_leg_constraints(double max_thing, int legs, const char *wh) {
 102   int leg, startrow;
 103   if (max_thing < 0 || !legs) return -1;
 104   startrow= lpx_add_rows(lp, legs);
 105   for (leg=0; leg<legs; leg++) {
 106     int row= leg+startrow;
 107     lpx_set_row_bnds(lp, row, LPX_UP, 0, max_thing);
 108     if (DEBUGP(value)) {
 109       char *name= masprintf("%s_%d",wh,leg);
 110       lpx_set_row_name(lp,row,name);
 111       free(name);
 112     }
 113   }
 114   return startrow;
 115 }
 116
 117 static void add_leg_c(int startrow, int leg, double value) {
 118   if (startrow<=0) return;
 119   assert(value > 0);
 120   add_constraint(startrow+leg, value);
 121 }
 122
 123 IslandPair *ipair_get_maybe(int si, int di) {
 124   IslandPair **ipa;
 125
 126   assert(si < islandtablesz);
 127   assert(di < islandtablesz);
 128
 129   if (!(ipa= ipairs[si])) return 0;
 130   return ipa[di];
 131 }
 132
 133 static IslandPair *ipair_get_create(int si, int di) {
 134   IslandPair *ip, **ipa;
 135
 136   assert(si < islandtablesz);
 137   assert(di < islandtablesz);
 138
 139   if (!(ipa= ipairs[si])) {
 140     ipairs[si]= MCALLOC(ipa, islandtablesz);
 141   }
 142   if ((ip= ipa[di]))
 143     return ip;
 144
 145   ipa[di]= NEW(ip);
 146   ip->trades= 0;
 147   ip->route_tail_value= -1;
 148
 149   if (si==di) ctr_islands_arbitrage++;
 150   else ctr_ipairs_relevant++;
 151
 152   debug2f("VALUE ipair_get(i%d,i%d) running...\n", si,di);
 153   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_dist, 1, si) );
 154   SQL_MUST( sqlite3_bind_int(ss_ipair_dist, 2, di) );
 155   assert(SQL_STEP(ss_ipair_dist));
 156   int dist= sqlite3_column_int(ss_ipair_dist, 0);
 157   ip->distance_loss_factor= pow(distance_loss_factor_per_league, dist);
 158   sqlite3_reset(ss_ipair_dist);
 159
 160   return ip;
 161 }
 162
 163 double value_route(int nislands, const int *islands, int exclude_arbitrage) {
 164   int s,d;
 165
 166   ctr_subroutes_valued++;
 167
 168   /* We need to construct the LP problem.  GLPK talks
 169    * about rows and columns, which are numbered from 1.
 170    *
 171    * Each column is a `structural variable' ie one of the entries in
 172    * the objective function.  In our case the set of structural
 173    * variable is, for each port, the set of Trades which collect at
 174    * that island.  (We use `port' to mean `specific visit to an
 175    * island' so if an island appears more than once so do its trades.)
 176    * We don't need to worry about crossing with all the possible
 177    * delivery locations as we always deliver on the first port.
 178    * We will call such a structural variable a Flow, for brevity.
 179    *
 180    * We iterate over the possible Flows adding them as columns as we
 181    * go, and also adding their entries to the various constraints.
 182    *
 183    * Each row is an `auxiliary variable' ie one of the constraints.
 184    * We have two kinds of constraint:
 185    *   - mass/volume/capital: one constraint for each sailed leg
 186    *       (unless relevant constraint is not satisfied)
 187    *   - quantity of commodity available for collection
 188    *       or delivery at particular price and island
 189    * The former are numbered predictably: we have first all the mass
 190    * limits, then all the volume limits, then all the capital limits
 191    * (as applicable) - one for each leg, ie one for each entry
 192    * in islands except the first.
 193    *
 194    * The latter are added as needed and the row numbers are stored in
 195    * a data structure for later reuse.
 196    */
 197
 198   assert(nislands >= 1);
 199   assert(++generation);
 200
 201   assert(!lp);
 202   lp= lpx_create_prob();
 203   lpx_set_obj_dir(lp, LPX_MAX);
 204   lpx_set_int_parm(lp, LPX_K_MSGLEV, DEBUGP(lp) ? 3 : 1);
 205   lpx_set_int_parm(lp, LPX_K_PRESOL, 1);
 206
 207   if (DEBUGP(value)) {
 208     lpx_set_prob_name(lp,(char*)"value_route");
 209     lpx_set_obj_name(lp,(char*)"profit");
 210   }
 211
 212   int legs= nislands-1;
 213   int mass_constraints= setup_leg_constraints(max_mass, legs, "mass");
 214   int volu_constraints= setup_leg_constraints(max_volu, legs, "volu");
 215   int capi_constraints= setup_leg_constraints(max_capi, legs, "capi");
 216
 217   double delay_slot_loss_factor= 1.0;
 218   for (s=0;
 219        s<nislands;
 220        s++, delay_slot_loss_factor *= LOSS_FACTOR_PER_DELAY_SLOT) {
 221     int si= islands[s];
 222
 223     for (d= s + exclude_arbitrage;
 224          d < nislands;
 225          d++) {
 226       int di= islands[d];
 227       int already_d;
 228       for (already_d=s+1; already_d<d; already_d++)
 229         if (islands[already_d] == di)
 230           /* visited this island already since we left s, uninteresting */
 231           goto next_d;
 232
 233       if (d>s && di==si)
 234         /* route has returned to si, no need to think more about s */
 235         goto next_s;
 236
 237       /*----- actually add these trades to the LP problem -----*/
 238
 239       IslandPair *ip= ipair_get_maybe(islands[s], islands[d]);
 240
 241       if (!ip || !ip->trades)
 242         goto next_d;
 243
 244       double loss_factor= delay_slot_loss_factor * ip->distance_loss_factor;
 245       debugf(" SOME   i%d#%d..i%d#%d  dslf=%g dlf=%g  lf=%g\n",
 246              si,s, di,d,
 247              delay_slot_loss_factor, ip->distance_loss_factor, loss_factor);
 248
 249       TradesBlock *block;
 250       for (block=ip->trades; block; block=block->next) {
 251         int inblock;
 252         for (inblock=0; inblock<block->ntrades; inblock++) {
 253           Trade *t= &block->t[inblock];
 254
 255           debugf("  TRADE i%d#%d..i%d#%d c%d %d-%d  ",
 256                  si,s, di,d, t->commodid, t->src_price, t->dst_price);
 257
 258           nconstraint_rows=0;
 259
 260           avail_c(t, &itradeends[si].src, t->src_price, "src", si,ss_ite_sell);
 261           avail_c(t, &itradeends[di].dst, t->dst_price, "dst", di,ss_ite_buy);
 262
 263           int leg;
 264           for (leg=s; leg<d; leg++) {
 265             add_leg_c(mass_constraints,leg, commodstab[t->commodid].mass*1e-3);
 266             add_leg_c(volu_constraints,leg, commodstab[t->commodid].volu*1e-3);
 267             add_leg_c(capi_constraints,leg, t->src_price);
 268           }
 269
 270           double unit_profit= t->dst_price * loss_factor - t->src_price;
 271           debugf("    unit profit %f\n", unit_profit);
 272           if (unit_profit <= 0) continue;
 273
 274           int col= lpx_add_cols(lp,1);
 275           lpx_set_col_bnds(lp, col, LPX_LO, 0, 0);
 276           lpx_set_obj_coef(lp, col, unit_profit);
 277           lpx_set_mat_col(lp, col, nconstraint_rows,
 278                           constraint_rows, constraint_coeffs);
 279
 280           if (DEBUGP(value)) {
 281             char *name= masprintf("c%d_p%d_%d_p%d_%d", t->commodid,
 282                                   s, t->src_price, d, t->dst_price);
 283             lpx_set_col_name(lp, col, name);
 284             free(name);
 285           }
 286         } /* inblock */
 287       } /* block */
 288
 289       /*----- that's done adding these trades to the LP problem -----*/
 290
 291     next_d:;
 292     } /* for (d) */
 293   next_s:;
 294   } /* for (s) */
 295
 296   double profit= 0;
 297
 298   if (lpx_get_num_cols(lp)) {
 299     ctr_subroutes_nonempty++;
 300
 301     if (DEBUGP(lp))
 302       lpx_write_cpxlp(lp, (char*)DEBUG_DEV);
 303
 304     int ipr= lpx_simplex(lp);
 305     assert(ipr==LPX_E_OK);
 306
 307     if (DEBUGP(lp))
 308       lpx_print_sol(lp, (char*)DEBUG_DEV);
 309
 310     int lpst= lpx_get_status(lp);
 311     assert(lpst == LPX_OPT);
 312     profit= lpx_get_obj_val(lp);
 313   }
 314
 315   lpx_delete_prob(lp);
 316   lp= 0;
 317
 318   debugf("    %s %f\n",
 319          exclude_arbitrage ? "base value" : "route value",
 320          profit);
 321   return profit;
 322 }
 323
 324 #define TRADE_FROM                                                      \
 325     "  FROM sell, buy\n"                                                \
 326     "  WHERE sell.commodid=buy.commodid AND sell.price < buy.price\n"
 327
 328 static void read_trades(void) {
 329   /* We would like to use DISTINCT but sqlite3 is too stupid
 330    * to notice that it could use the index to do the DISTINCT
 331    * which makes it rather slow. */
 332   sqlite3_stmt *ss_trades;
 333
 334 #define TRADE_COLS \
 335     "sell.commodid, sell.islandid, sell.price, buy.islandid, buy.price"
 336   SQL_PREPARE(ss_trades,
 337               " SELECT " TRADE_COLS "\n"
 338               TRADE_FROM
 339               "  ORDER BY " TRADE_COLS);
 340
 341   SQL_DISTINCT_DECL(cols,5);
 342   while (SQL_DISTINCT_STEP(ss_trades,cols,5)) {
 343     ctr_trades_loaded++;
 344     IslandPair *ip= ipair_get_create(cols[1], cols[3]);
 345     TradesBlock *block= ip->trades;
 346     if (!block || ip->trades->ntrades >= TRADES_PER_BLOCK) {
 347       NEW(block);
 348       block->next= ip->trades;
 349       ip->trades= block;
 350       block->ntrades= 0;
 351     }
 352     Trade *trade= &block->t[block->ntrades];
 353     trade->commodid=  cols[0];
 354     trade->src_price= cols[2];
 355     trade->dst_price= cols[4];
 356     block->ntrades++;
 357   }
 358   sqlite3_finalize(ss_trades);
 359 }
 360
 361 static void read_islandtradeends(const char *bs, int srcdstoff) {
 362
 363 #define TRADEEND_KEYCOLS "%s.commodid, %s.islandid, %s.stallid"
 364   char *stmt= masprintf(" SELECT " TRADEEND_KEYCOLS ", %s.price, %s.qty\n"
 365                         TRADE_FROM
 366                         "  ORDER BY "  TRADEEND_KEYCOLS,
 367                         bs,bs,bs,bs,bs, bs,bs,bs);
 368   char *stmt_id= masprintf("qtys (%s)",bs);
 369   sqlite3_stmt *ss= sql_prepare(stmt, stmt_id);
 370   free(stmt); free(stmt_id);
 371
 372   SQL_DISTINCT_DECL(cols,5);
 373   while (SQL_DISTINCT_STEP(ss,cols,3)) {
 374     ctr_quantities_loaded++;
 375     IslandTradeEnd *search;
 376
 377     int commodid= cols[0];
 378     int islandid= cols[1];
 379     int price= cols[3];
 380     int qty= cols[4];
 381
 382     IslandTradeEnd **trades= (void*)((char*)&itradeends[islandid] + srcdstoff);
 383
 384     for (search= *trades; search; search=search->next)
 385       if (search->commodid==commodid && search->price==price)
 386         goto found;
 387     /* not found, add new end */
 388
 389     NEW(search);
 390     search->commodid= commodid;
 391     search->price= price;
 392     search->next= *trades;
 393     search->generation= 0;
 394     search->qty= 0;
 395     *trades= search;
 396
 397   found:
 398     search->qty += qty;
 399   }
 400   sqlite3_finalize(ss);
 401 }
 402
 403 void setup_value(void) {
 404   sqlite3_stmt *sst;
 405
 406   commodstabsz= sql_single_int("SELECT max(commodid) FROM commods") + 1;
 407   MCALLOC_INITEACH(commodstab, commodstabsz,
 408                    this->mass= this->volu= -1
 409                    );
 410
 411   SQL_PREPARE(sst,
 412               "SELECT commodid,unitmass,unitvolume FROM commods");
 413   while (SQL_STEP(sst)) {
 414     ctr_commodities_loaded++;
 415     int id= sqlite3_column_int(sst,0);
 416     assert(id>=0 && id<commodstabsz);
 417     commodstab[id].mass= sqlite3_column_int(sst,1);
 418     commodstab[id].volu= sqlite3_column_int(sst,2);
 419   }
 420   sqlite3_finalize(sst);
 421
 422   MCALLOC(ipairs, islandtablesz);
 423   MCALLOC(itradeends, islandtablesz);
 424
 425   SQL_PREPARE(ss_ipair_dist,
 426               " SELECT dist FROM dists\n"
 427               "  WHERE aiid=? and biid=?");
 428
 429   read_trades();
 430   read_islandtradeends("sell", offsetof(IslandTradeEndHeads, src));
 431   read_islandtradeends("buy",  offsetof(IslandTradeEndHeads, dst));
 432 }