那为什么我看的论文中,是把子问题的对偶问题写出来的。如果吧子问题的对偶问题写出来,这个代码要怎么写,以及和使用callback的区别在哪里
时间: 2024-02-17 19:04:17 浏览: 29
将子问题的对偶问题写出来是Benders分解的另一种实现方式,称为Dual Benders分解。在Dual Benders分解中,我们需要求解子问题的对偶问题,并使用对偶问题的解来添加Benders割。具体来说,我们需要将子问题的对偶问题写成如下形式:
$$\max_{\lambda} \sum_{j \in S} b_j \lambda_j - \sum_{j \in T} b_j \lambda_j$$
$$s.t. \quad \sum_{i \in \delta^+(j)} x_i \lambda_i - \sum_{i \in \delta^-(j)} x_i \lambda_i \leq 0, \quad \forall j \in S$$
$$\sum_{i \in \delta^+(j)} x_i \lambda_i - \sum_{i \in \delta^-(j)} x_i \lambda_i \geq 0, \quad \forall j \in T$$
其中,$\lambda$是子问题的对偶变量,$\delta^+(j)$表示以节点$j$为起点的弧的集合,$\delta^-(j)$表示以节点$j$为终点的弧的集合。
使用Dual Benders分解来求解IRP问题的代码如下所示:
```python
import gurobipy as gp
from gurobipy import GRB
# Define the data
n = 5 # number of nodes
m = 10 # number of arcs
S = [1, 2, 3] # set of supply nodes
T = [4, 5] # set of demand nodes
c = [2, 4, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 2, 3] # arc costs
b = [3, 2, -2, 0, -3] # node supplies/demands
# Create the model
model = gp.Model("irp")
# Create the variables
x = model.addVars(m, vtype=GRB.BINARY, name="x")
y = model.addVars(n, vtype=GRB.CONTINUOUS, name="y")
# Set the objective function
model.setObjective(gp.quicksum(c[i] * x[i] for i in range(m)), GRB.MINIMIZE)
# Add the supply and demand constraints
model.addConstrs((gp.quicksum(x[i] for i in range(m) if i // n == j) == y[j] for j in range(n)))
model.addConstrs((gp.quicksum(x[i] for i in range(m) if i % n == j) == -y[j] for j in range(n)))
# Add the Dual Benders cuts
def dual_benders_callback(model, where):
if where == GRB.Callback.MIPSOL:
# Solve the subproblem
submodel = gp.Model("subproblem")
lambda_ = submodel.addVars(m, vtype=GRB.CONTINUOUS, name="lambda")
submodel.setObjective(gp.quicksum(b[j] * lambda_[j] for j in S) - gp.quicksum(b[j] * lambda_[j] for j in T), GRB.MAXIMIZE)
submodel.addConstrs((gp.quicksum(x[i] * lambda_[i] for i in range(m) if i // n == j) <= 0 for j in S))
submodel.addConstrs((gp.quicksum(x[i] * lambda_[i] for i in range(m) if i % n == j) >= 0 for j in T))
submodel.optimize()
# Add the Dual Benders cut
if submodel.objVal > 1e-6:
cutexpr = gp.LinExpr()
for i in range(m):
coef = submodel.getVarByName("lambda[{}]".format(i)).x
cutexpr.addTerms(coef, x[i])
model.cbLazy(cutexpr <= 0)
model.setParam(GRB.Param.InfUnbdInfo, 1)
model.optimize(dual_benders_callback)
```
与之前的代码相比,这个代码使用Dual Benders分解来加速求解过程。在求解过程中,我们需要反复调用回调函数`dual_benders_callback`来求解子问题的对偶问题,并使用对偶问题的解来添加Dual Benders割。最终,我们得到的是一个最小化费用的路径,使得所有供应节点的供应量与所有需求节点的需求量相等。
相较于使用callback的方式,使用Dual Benders分解来求解问题的好处在于,可以减少求解子问题的次数,因为每次只需要求解子问题的对偶问题即可。这样可以大大节省求解时间,并提高求解效率。