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