W tej sekcji opisujemy pierwotne rozwiązanie do programowania ograniczeń, które zostało zastąpione lepszym rozwiązaniem CP-SAT.
W kolejnych sekcjach opisujemy, jak rozwiązać problem z przykładem opisanym w sekcji dotyczącej CP-SAT (tym razem przy użyciu oryginalnego rozwiązania CP-SAT). Jeśli wolisz używać pierwotnego rozwiązania CP, możesz przejrzeć materiały referencyjne interfejsu API. Pamiętaj, że oryginalne rozwiązanie CP jest podstawą biblioteki routingu, a jego interfejs API może być niezbędny, aby dostosować model routingu.
Importowanie bibliotek
Ten kod importuje wymaganą bibliotekę.
Python
from ortools.constraint_solver import pywrapcp
C++
#include <ostream> #include <string> #include "ortools/constraint_solver/constraint_solver.h"
Java
import com.google.ortools.Loader; import com.google.ortools.constraintsolver.DecisionBuilder; import com.google.ortools.constraintsolver.IntVar; import com.google.ortools.constraintsolver.Solver; import java.util.logging.Logger;
C#
using System; using Google.OrTools.ConstraintSolver;
Deklarowanie rozwiązania
Ten kod deklaruje rozwiązanie.
Python
solver = pywrapcp.Solver("CPSimple")
C++
Solver solver("CpSimple");
Java
Solver solver = new Solver("CpSimple");
C#
Solver solver = new Solver("CpSimple");
Tworzenie zmiennych
Poniższy kod tworzy zmienne do rozwiązania problemu.
Rozwiązanie to tworzy 3 zmienne: x, y i z, z których każda może przyjmować wartości 0, 1 lub 2.
Python
num_vals = 3 x = solver.IntVar(0, num_vals - 1, "x") y = solver.IntVar(0, num_vals - 1, "y") z = solver.IntVar(0, num_vals - 1, "z")
C++
const int64_t num_vals = 3; IntVar* const x = solver.MakeIntVar(0, num_vals - 1, "x"); IntVar* const y = solver.MakeIntVar(0, num_vals - 1, "y"); IntVar* const z = solver.MakeIntVar(0, num_vals - 1, "z");
Java
final long numVals = 3; final IntVar x = solver.makeIntVar(0, numVals - 1, "x"); final IntVar y = solver.makeIntVar(0, numVals - 1, "y"); final IntVar z = solver.makeIntVar(0, numVals - 1, "z");
C#
const long numVals = 3; IntVar x = solver.MakeIntVar(0, numVals - 1, "x"); IntVar y = solver.MakeIntVar(0, numVals - 1, "y"); IntVar z = solver.MakeIntVar(0, numVals - 1, "z");
Tworzenie ograniczenia
Poniższy kod tworzy ograniczenie x ≠ y.
Python
solver.Add(x != y)
print("Number of constraints: ", solver.Constraints())
C++
solver.AddConstraint(solver.MakeAllDifferent({x, y}));
LOG(INFO) << "Number of constraints: "
<< std::to_string(solver.constraints());
Java
solver.addConstraint(solver.makeAllDifferent(new IntVar[] {x, y}));
logger.info("Number of constraints: " + solver.constraints());
C#
solver.Add(solver.MakeAllDifferent(new IntVar[] { x, y }));
Console.WriteLine($"Number of constraints: {solver.Constraints()}");
Wywoływanie rozwiązania
Ten kod wywołuje funkcję rozwiązania.
Kreator decyzji jest głównym źródłem danych wejściowych do pierwotnego rozwiązania CP. Zawiera on:
vars– tablica zawierająca zmienne rozwiązania problemu.- Reguła wyboru następnej zmiennej, do której zostanie przypisana wartość.
- Reguła wyboru następnej wartości, która zostanie przypisana do tej zmiennej.
Więcej informacji znajdziesz w artykule Kreator decyzji.
Python
decision_builder = solver.Phase(
[x, y, z], solver.CHOOSE_FIRST_UNBOUND, solver.ASSIGN_MIN_VALUE
)
C++
DecisionBuilder* const db = solver.MakePhase(
{x, y, z}, Solver::CHOOSE_FIRST_UNBOUND, Solver::ASSIGN_MIN_VALUE);
Java
final DecisionBuilder db = solver.makePhase(
new IntVar[] {x, y, z}, Solver.CHOOSE_FIRST_UNBOUND, Solver.ASSIGN_MIN_VALUE);
C#
DecisionBuilder db =
solver.MakePhase(new IntVar[] { x, y, z }, Solver.CHOOSE_FIRST_UNBOUND, Solver.ASSIGN_MIN_VALUE);
Drukowanie rozwiązania
W kolejnej sekcji znajduje się kod drukarki rozwiązań, który wyświetla każde rozwiązanie w takiej postaci, w jakiej je znajdzie.
Istnieje więcej niż jedno rozwiązanie problemu, więc można je iterować z użyciem pętli while solver.NextSolution(). Działa to inaczej niż w przypadku rozwiązania CP-SAT.
Python
count = 0
solver.NewSearch(decision_builder)
while solver.NextSolution():
count += 1
solution = f"Solution {count}:\n"
for var in [x, y, z]:
solution += f" {var.Name()} = {var.Value()}"
print(solution)
solver.EndSearch()
print(f"Number of solutions found: {count}")
C++
int count = 0;
solver.NewSearch(db);
while (solver.NextSolution()) {
++count;
LOG(INFO) << "Solution " << count << ":" << std::endl
<< " x=" << x->Value() << " y=" << y->Value()
<< " z=" << z->Value();
}
solver.EndSearch();
LOG(INFO) << "Number of solutions found: " << solver.solutions();
Java
int count = 0;
solver.newSearch(db);
while (solver.nextSolution()) {
++count;
logger.info(
String.format("Solution: %d\n x=%d y=%d z=%d", count, x.value(), y.value(), z.value()));
}
solver.endSearch();
logger.info("Number of solutions found: " + solver.solutions());
C#
int count = 0;
solver.NewSearch(db);
while (solver.NextSolution())
{
++count;
Console.WriteLine($"Solution: {count}\n x={x.Value()} y={y.Value()} z={z.Value()}");
}
solver.EndSearch();
Console.WriteLine($"Number of solutions found: {solver.Solutions()}");
Wyniki zwrócone przez rozwiązanie
Oto 18 rozwiązań znalezionych przez rozwiązanie:
Number of constraints: 1 Solution 1: x = 0 y = 1 z = 0 Solution 2: x = 0 y = 1 z = 1 Solution 3: x = 0 y = 1 z = 2 Solution 4: x = 0 y = 2 z = 0 Solution 5: x = 0 y = 2 z = 1 Solution 6: x = 0 y = 2 z = 2 Solution 7: x = 1 y = 0 z = 0 Solution 8: x = 1 y = 0 z = 1 Solution 9: x = 1 y = 0 z = 2 Solution 10: x = 1 y = 2 z = 0 Solution 11: x = 1 y = 2 z = 1 Solution 12: x = 1 y = 2 z = 2 Solution 13: x = 2 y = 0 z = 0 Solution 14: x = 2 y = 0 z = 1 Solution 15: x = 2 y = 0 z = 2 Solution 16: x = 2 y = 1 z = 0 Solution 17: x = 2 y = 1 z = 1 Solution 18: x = 2 y = 1 z = 2 Number of solutions found: 18 Advanced usage: Problem solved in 2 ms Memory usage: 13918208 bytes
Ukończ program
Oto pełne programy używane w pierwotnym rozwiązaniu CP.
Python
"""Simple Constraint optimization example."""
from ortools.constraint_solver import pywrapcp
def main():
"""Entry point of the program."""
# Instantiate the solver.
solver = pywrapcp.Solver("CPSimple")
# Create the variables.
num_vals = 3
x = solver.IntVar(0, num_vals - 1, "x")
y = solver.IntVar(0, num_vals - 1, "y")
z = solver.IntVar(0, num_vals - 1, "z")
# Constraint 0: x != y.
solver.Add(x != y)
print("Number of constraints: ", solver.Constraints())
# Solve the problem.
decision_builder = solver.Phase(
[x, y, z], solver.CHOOSE_FIRST_UNBOUND, solver.ASSIGN_MIN_VALUE
)
# Print solution on console.
count = 0
solver.NewSearch(decision_builder)
while solver.NextSolution():
count += 1
solution = f"Solution {count}:\n"
for var in [x, y, z]:
solution += f" {var.Name()} = {var.Value()}"
print(solution)
solver.EndSearch()
print(f"Number of solutions found: {count}")
print("Advanced usage:")
print(f"Problem solved in {solver.WallTime()}ms")
print(f"Memory usage: {pywrapcp.Solver.MemoryUsage()}bytes")
if __name__ == "__main__":
main()
C++
#include <ostream>
#include <string>
#include "ortools/constraint_solver/constraint_solver.h"
namespace operations_research {
void SimpleCpProgram() {
// Instantiate the solver.
Solver solver("CpSimple");
// Create the variables.
const int64_t num_vals = 3;
IntVar* const x = solver.MakeIntVar(0, num_vals - 1, "x");
IntVar* const y = solver.MakeIntVar(0, num_vals - 1, "y");
IntVar* const z = solver.MakeIntVar(0, num_vals - 1, "z");
// Constraint 0: x != y..
solver.AddConstraint(solver.MakeAllDifferent({x, y}));
LOG(INFO) << "Number of constraints: "
<< std::to_string(solver.constraints());
// Solve the problem.
DecisionBuilder* const db = solver.MakePhase(
{x, y, z}, Solver::CHOOSE_FIRST_UNBOUND, Solver::ASSIGN_MIN_VALUE);
// Print solution on console.
int count = 0;
solver.NewSearch(db);
while (solver.NextSolution()) {
++count;
LOG(INFO) << "Solution " << count << ":" << std::endl
<< " x=" << x->Value() << " y=" << y->Value()
<< " z=" << z->Value();
}
solver.EndSearch();
LOG(INFO) << "Number of solutions found: " << solver.solutions();
LOG(INFO) << "Advanced usage:" << std::endl
<< "Problem solved in " << std::to_string(solver.wall_time())
<< "ms" << std::endl
<< "Memory usage: " << std::to_string(Solver::MemoryUsage())
<< "bytes";
}
} // namespace operations_research
int main(int /*argc*/, char* /*argv*/[]) {
operations_research::SimpleCpProgram();
return EXIT_SUCCESS;
}
Java
package com.google.ortools.constraintsolver.samples;
import com.google.ortools.Loader;
import com.google.ortools.constraintsolver.DecisionBuilder;
import com.google.ortools.constraintsolver.IntVar;
import com.google.ortools.constraintsolver.Solver;
import java.util.logging.Logger;
/** Simple CP Program.*/
public class SimpleCpProgram {
private SimpleCpProgram() {}
private static final Logger logger = Logger.getLogger(SimpleCpProgram.class.getName());
public static void main(String[] args) throws Exception {
Loader.loadNativeLibraries();
// Instantiate the solver.
Solver solver = new Solver("CpSimple");
// Create the variables.
final long numVals = 3;
final IntVar x = solver.makeIntVar(0, numVals - 1, "x");
final IntVar y = solver.makeIntVar(0, numVals - 1, "y");
final IntVar z = solver.makeIntVar(0, numVals - 1, "z");
// Constraint 0: x != y..
solver.addConstraint(solver.makeAllDifferent(new IntVar[] {x, y}));
logger.info("Number of constraints: " + solver.constraints());
// Solve the problem.
final DecisionBuilder db = solver.makePhase(
new IntVar[] {x, y, z}, Solver.CHOOSE_FIRST_UNBOUND, Solver.ASSIGN_MIN_VALUE);
// Print solution on console.
int count = 0;
solver.newSearch(db);
while (solver.nextSolution()) {
++count;
logger.info(
String.format("Solution: %d\n x=%d y=%d z=%d", count, x.value(), y.value(), z.value()));
}
solver.endSearch();
logger.info("Number of solutions found: " + solver.solutions());
logger.info(String.format("Advanced usage:\nProblem solved in %d ms\nMemory usage: %d bytes",
solver.wallTime(), Solver.memoryUsage()));
}
}
C#
using System;
using Google.OrTools.ConstraintSolver;
/// <summary>
/// This is a simple CP program.
/// </summary>
public class SimpleCpProgram
{
public static void Main(String[] args)
{
// Instantiate the solver.
Solver solver = new Solver("CpSimple");
// Create the variables.
const long numVals = 3;
IntVar x = solver.MakeIntVar(0, numVals - 1, "x");
IntVar y = solver.MakeIntVar(0, numVals - 1, "y");
IntVar z = solver.MakeIntVar(0, numVals - 1, "z");
// Constraint 0: x != y..
solver.Add(solver.MakeAllDifferent(new IntVar[] { x, y }));
Console.WriteLine($"Number of constraints: {solver.Constraints()}");
// Solve the problem.
DecisionBuilder db =
solver.MakePhase(new IntVar[] { x, y, z }, Solver.CHOOSE_FIRST_UNBOUND, Solver.ASSIGN_MIN_VALUE);
// Print solution on console.
int count = 0;
solver.NewSearch(db);
while (solver.NextSolution())
{
++count;
Console.WriteLine($"Solution: {count}\n x={x.Value()} y={y.Value()} z={z.Value()}");
}
solver.EndSearch();
Console.WriteLine($"Number of solutions found: {solver.Solutions()}");
Console.WriteLine("Advanced usage:");
Console.WriteLine($"Problem solved in {solver.WallTime()}ms");
Console.WriteLine($"Memory usage: {Solver.MemoryUsage()}bytes");
}
}
Narzędzie do podejmowania decyzji
Głównym źródłem danych wejściowych do pierwotnego rozwiązania jest narzędzie do podejmowania decyzji, które zawiera zmienne zadania i ustawia opcje rozwiązania.
Przykładowy kod z poprzedniej sekcji pozwala utworzyć konstruktor decyzji za pomocą metody Phase (odpowiadającej metodzie C++ MakePhase).
Termin Faza odnosi się do etapu wyszukiwania. W tym prostym przykładzie jest tylko jeden etap, ale w przypadku bardziej złożonych problemów narzędzie do podejmowania decyzji może mieć więcej niż 1 etap, więc rozwiązanie może stosować różne strategie wyszukiwania na każdym etapie.
Metoda Phase ma 3 parametry wejściowe:
vars– tablica zawierająca zmienne rozwiązania problemu, w tym przypadku jest to[x, y, z].IntVarStrategy– reguła wyboru następnej niepowiązanej zmiennej w celu przypisania wartości. W tym przypadku kod używa domyślnej wartościCHOOSE_FIRST_UNBOUND, co oznacza, że w każdym kroku rozwiązanie wybiera pierwszą niepowiązaną zmienną w kolejności, w jakiej występują w tablicy zmiennych przekazanej do metodyPhase.IntValueStrategy– reguła wyboru następnej wartości do przypisania do zmiennej. W tym przypadku kod używa domyślnej wartościASSIGN_MIN_VALUE, która wybiera najmniejszą wartość, która nie została jeszcze wypróbowana w przypadku zmiennej. Powoduje to przypisanie wartości w kolejności rosnącej. Inną opcją jestASSIGN_MAX_VALUE, w którym rozwiązanie będzie przypisywać wartości w kolejności malejącej.