| Absolute File Name: | /home/qt/qt5_coco/qt5/qtbase/src/widgets/graphicsview/qsimplex_p.cpp |
| Source code | Switch to Preprocessed file |
| Line | Source | Count | ||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 1 | /**************************************************************************** | - | ||||||||||||
| 2 | ** | - | ||||||||||||
| 3 | ** Copyright (C) 2016 The Qt Company Ltd. | - | ||||||||||||
| 4 | ** Contact: https://www.qt.io/licensing/ | - | ||||||||||||
| 5 | ** | - | ||||||||||||
| 6 | ** This file is part of the QtWidgets module of the Qt Toolkit. | - | ||||||||||||
| 7 | ** | - | ||||||||||||
| 8 | ** $QT_BEGIN_LICENSE:LGPL$ | - | ||||||||||||
| 9 | ** Commercial License Usage | - | ||||||||||||
| 10 | ** Licensees holding valid commercial Qt licenses may use this file in | - | ||||||||||||
| 11 | ** accordance with the commercial license agreement provided with the | - | ||||||||||||
| 12 | ** Software or, alternatively, in accordance with the terms contained in | - | ||||||||||||
| 13 | ** a written agreement between you and The Qt Company. For licensing terms | - | ||||||||||||
| 14 | ** and conditions see https://www.qt.io/terms-conditions. For further | - | ||||||||||||
| 15 | ** information use the contact form at https://www.qt.io/contact-us. | - | ||||||||||||
| 16 | ** | - | ||||||||||||
| 17 | ** GNU Lesser General Public License Usage | - | ||||||||||||
| 18 | ** Alternatively, this file may be used under the terms of the GNU Lesser | - | ||||||||||||
| 19 | ** General Public License version 3 as published by the Free Software | - | ||||||||||||
| 20 | ** Foundation and appearing in the file LICENSE.LGPL3 included in the | - | ||||||||||||
| 21 | ** packaging of this file. Please review the following information to | - | ||||||||||||
| 22 | ** ensure the GNU Lesser General Public License version 3 requirements | - | ||||||||||||
| 23 | ** will be met: https://www.gnu.org/licenses/lgpl-3.0.html. | - | ||||||||||||
| 24 | ** | - | ||||||||||||
| 25 | ** GNU General Public License Usage | - | ||||||||||||
| 26 | ** Alternatively, this file may be used under the terms of the GNU | - | ||||||||||||
| 27 | ** General Public License version 2.0 or (at your option) the GNU General | - | ||||||||||||
| 28 | ** Public license version 3 or any later version approved by the KDE Free | - | ||||||||||||
| 29 | ** Qt Foundation. The licenses are as published by the Free Software | - | ||||||||||||
| 30 | ** Foundation and appearing in the file LICENSE.GPL2 and LICENSE.GPL3 | - | ||||||||||||
| 31 | ** included in the packaging of this file. Please review the following | - | ||||||||||||
| 32 | ** information to ensure the GNU General Public License requirements will | - | ||||||||||||
| 33 | ** be met: https://www.gnu.org/licenses/gpl-2.0.html and | - | ||||||||||||
| 34 | ** https://www.gnu.org/licenses/gpl-3.0.html. | - | ||||||||||||
| 35 | ** | - | ||||||||||||
| 36 | ** $QT_END_LICENSE$ | - | ||||||||||||
| 37 | ** | - | ||||||||||||
| 38 | ****************************************************************************/ | - | ||||||||||||
| 39 | - | |||||||||||||
| 40 | #include "qsimplex_p.h" | - | ||||||||||||
| 41 | - | |||||||||||||
| 42 | #include <QtCore/qset.h> | - | ||||||||||||
| 43 | #include <QtCore/qdebug.h> | - | ||||||||||||
| 44 | - | |||||||||||||
| 45 | #include <stdlib.h> | - | ||||||||||||
| 46 | - | |||||||||||||
| 47 | QT_BEGIN_NAMESPACE | - | ||||||||||||
| 48 | - | |||||||||||||
| 49 | /*! | - | ||||||||||||
| 50 | \internal | - | ||||||||||||
| 51 | \class QSimplex | - | ||||||||||||
| 52 | - | |||||||||||||
| 53 | The QSimplex class is a Linear Programming problem solver based on the two-phase | - | ||||||||||||
| 54 | simplex method. | - | ||||||||||||
| 55 | - | |||||||||||||
| 56 | It takes a set of QSimplexConstraints as its restrictive constraints and an | - | ||||||||||||
| 57 | additional QSimplexConstraint as its objective function. Then methods to maximize | - | ||||||||||||
| 58 | and minimize the problem solution are provided. | - | ||||||||||||
| 59 | - | |||||||||||||
| 60 | The two-phase simplex method is based on the following steps: | - | ||||||||||||
| 61 | First phase: | - | ||||||||||||
| 62 | 1.a) Modify the original, complex, and possibly not feasible problem, into a new, | - | ||||||||||||
| 63 | easy to solve problem. | - | ||||||||||||
| 64 | 1.b) Set as the objective of the new problem, a feasible solution for the original | - | ||||||||||||
| 65 | complex problem. | - | ||||||||||||
| 66 | 1.c) Run simplex to optimize the modified problem and check whether a solution for | - | ||||||||||||
| 67 | the original problem exists. | - | ||||||||||||
| 68 | - | |||||||||||||
| 69 | Second phase: | - | ||||||||||||
| 70 | 2.a) Go back to the original problem with the feasibl (but not optimal) solution | - | ||||||||||||
| 71 | found in the first phase. | - | ||||||||||||
| 72 | 2.b) Set the original objective. | - | ||||||||||||
| 73 | 3.c) Run simplex to optimize the original problem towards its optimal solution. | - | ||||||||||||
| 74 | */ | - | ||||||||||||
| 75 | - | |||||||||||||
| 76 | /*! | - | ||||||||||||
| 77 | \internal | - | ||||||||||||
| 78 | */ | - | ||||||||||||
| 79 | QSimplex::QSimplex() : objective(0), rows(0), columns(0), firstArtificial(0), matrix(0) | - | ||||||||||||
| 80 | { | - | ||||||||||||
| 81 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 82 | - | |||||||||||||
| 83 | /*! | - | ||||||||||||
| 84 | \internal | - | ||||||||||||
| 85 | */ | - | ||||||||||||
| 86 | QSimplex::~QSimplex() | - | ||||||||||||
| 87 | { | - | ||||||||||||
| 88 | clearDataStructures(); | - | ||||||||||||
| 89 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 90 | - | |||||||||||||
| 91 | /*! | - | ||||||||||||
| 92 | \internal | - | ||||||||||||
| 93 | */ | - | ||||||||||||
| 94 | void QSimplex::clearDataStructures() | - | ||||||||||||
| 95 | { | - | ||||||||||||
| 96 | if (matrix == 0)
| 0 | ||||||||||||
| 97 | return; never executed: return; | 0 | ||||||||||||
| 98 | - | |||||||||||||
| 99 | // Matrix | - | ||||||||||||
| 100 | rows = 0; | - | ||||||||||||
| 101 | columns = 0; | - | ||||||||||||
| 102 | firstArtificial = 0; | - | ||||||||||||
| 103 | free(matrix); | - | ||||||||||||
| 104 | matrix = 0; | - | ||||||||||||
| 105 | - | |||||||||||||
| 106 | // Constraints | - | ||||||||||||
| 107 | for (int i = 0; i < constraints.size(); ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 108 | delete constraints[i]->helper.first; | - | ||||||||||||
| 109 | delete constraints[i]->artificial; | - | ||||||||||||
| 110 | delete constraints[i]; | - | ||||||||||||
| 111 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 112 | constraints.clear(); | - | ||||||||||||
| 113 | - | |||||||||||||
| 114 | // Other | - | ||||||||||||
| 115 | variables.clear(); | - | ||||||||||||
| 116 | objective = 0; | - | ||||||||||||
| 117 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 118 | - | |||||||||||||
| 119 | /*! | - | ||||||||||||
| 120 | \internal | - | ||||||||||||
| 121 | Sets the new constraints in the simplex solver and returns whether the problem | - | ||||||||||||
| 122 | is feasible. | - | ||||||||||||
| 123 | - | |||||||||||||
| 124 | This method sets the new constraints, normalizes them, creates the simplex matrix | - | ||||||||||||
| 125 | and runs the first simplex phase. | - | ||||||||||||
| 126 | */ | - | ||||||||||||
| 127 | bool QSimplex::setConstraints(const QList<QSimplexConstraint *> &newConstraints) | - | ||||||||||||
| 128 | { | - | ||||||||||||
| 129 | //////////////////////////// | - | ||||||||||||
| 130 | // Reset to initial state // | - | ||||||||||||
| 131 | //////////////////////////// | - | ||||||||||||
| 132 | clearDataStructures(); | - | ||||||||||||
| 133 | - | |||||||||||||
| 134 | if (newConstraints.isEmpty())
| 0 | ||||||||||||
| 135 | return true; // we are ok with no constraints never executed: return true; | 0 | ||||||||||||
| 136 | - | |||||||||||||
| 137 | // Make deep copy of constraints. We need this copy because we may change | - | ||||||||||||
| 138 | // them in the simplification method. | - | ||||||||||||
| 139 | for (int i = 0; i < newConstraints.size(); ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 140 | QSimplexConstraint *c = new QSimplexConstraint; | - | ||||||||||||
| 141 | c->constant = newConstraints[i]->constant; | - | ||||||||||||
| 142 | c->ratio = newConstraints[i]->ratio; | - | ||||||||||||
| 143 | c->variables = newConstraints[i]->variables; | - | ||||||||||||
| 144 | constraints << c; | - | ||||||||||||
| 145 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 146 | - | |||||||||||||
| 147 | // Remove constraints of type Var == K and replace them for their value. | - | ||||||||||||
| 148 | if (!simplifyConstraints(&constraints)) {
| 0 | ||||||||||||
| 149 | qWarning("QSimplex: No feasible solution!"); | - | ||||||||||||
| 150 | clearDataStructures(); | - | ||||||||||||
| 151 | return false; never executed: return false; | 0 | ||||||||||||
| 152 | } | - | ||||||||||||
| 153 | - | |||||||||||||
| 154 | /////////////////////////////////////// | - | ||||||||||||
| 155 | // Prepare variables and constraints // | - | ||||||||||||
| 156 | /////////////////////////////////////// | - | ||||||||||||
| 157 | - | |||||||||||||
| 158 | // Set Variables direct mapping. | - | ||||||||||||
| 159 | // "variables" is a list that provides a stable, indexed list of all variables | - | ||||||||||||
| 160 | // used in this problem. | - | ||||||||||||
| 161 | QSet<QSimplexVariable *> variablesSet; | - | ||||||||||||
| 162 | for (int i = 0; i < constraints.size(); ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 163 | const auto &v = constraints.at(i)->variables; | - | ||||||||||||
| 164 | for (auto it = v.cbegin(), end = v.cend(); it != end; ++it)
| 0 | ||||||||||||
| 165 | variablesSet.insert(it.key()); never executed: variablesSet.insert(it.key()); | 0 | ||||||||||||
| 166 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 167 | variables = variablesSet.toList(); | - | ||||||||||||
| 168 | - | |||||||||||||
| 169 | // Set Variables reverse mapping | - | ||||||||||||
| 170 | // We also need to be able to find the index for a given variable, to do that | - | ||||||||||||
| 171 | // we store in each variable its index. | - | ||||||||||||
| 172 | for (int i = 0; i < variables.size(); ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 173 | // The variable "0" goes at the column "1", etc... | - | ||||||||||||
| 174 | variables[i]->index = i + 1; | - | ||||||||||||
| 175 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 176 | - | |||||||||||||
| 177 | // Normalize Constraints | - | ||||||||||||
| 178 | // In this step, we prepare the constraints in two ways: | - | ||||||||||||
| 179 | // Firstly, we modify all constraints of type "LessOrEqual" or "MoreOrEqual" | - | ||||||||||||
| 180 | // by the adding slack or surplus variables and making them "Equal" constraints. | - | ||||||||||||
| 181 | // Secondly, we need every single constraint to have a direct, easy feasible | - | ||||||||||||
| 182 | // solution. Constraints that have slack variables are already easy to solve, | - | ||||||||||||
| 183 | // to all the others we add artificial variables. | - | ||||||||||||
| 184 | // | - | ||||||||||||
| 185 | // At the end we modify the constraints as follows: | - | ||||||||||||
| 186 | // - LessOrEqual: SLACK variable is added. | - | ||||||||||||
| 187 | // - Equal: ARTIFICIAL variable is added. | - | ||||||||||||
| 188 | // - More or Equal: ARTIFICIAL and SURPLUS variables are added. | - | ||||||||||||
| 189 | int variableIndex = variables.size(); | - | ||||||||||||
| 190 | QList <QSimplexVariable *> artificialList; | - | ||||||||||||
| 191 | - | |||||||||||||
| 192 | for (int i = 0; i < constraints.size(); ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 193 | QSimplexVariable *slack; | - | ||||||||||||
| 194 | QSimplexVariable *surplus; | - | ||||||||||||
| 195 | QSimplexVariable *artificial; | - | ||||||||||||
| 196 | - | |||||||||||||
| 197 | Q_ASSERT(constraints[i]->helper.first == 0); | - | ||||||||||||
| 198 | Q_ASSERT(constraints[i]->artificial == 0); | - | ||||||||||||
| 199 | - | |||||||||||||
| 200 | switch(constraints[i]->ratio) { | - | ||||||||||||
| 201 | case QSimplexConstraint::LessOrEqual: never executed: case QSimplexConstraint::LessOrEqual: | 0 | ||||||||||||
| 202 | slack = new QSimplexVariable; | - | ||||||||||||
| 203 | slack->index = ++variableIndex; | - | ||||||||||||
| 204 | constraints[i]->helper.first = slack; | - | ||||||||||||
| 205 | constraints[i]->helper.second = 1.0; | - | ||||||||||||
| 206 | break; never executed: break; | 0 | ||||||||||||
| 207 | case QSimplexConstraint::MoreOrEqual: never executed: case QSimplexConstraint::MoreOrEqual: | 0 | ||||||||||||
| 208 | surplus = new QSimplexVariable; | - | ||||||||||||
| 209 | surplus->index = ++variableIndex; | - | ||||||||||||
| 210 | constraints[i]->helper.first = surplus; | - | ||||||||||||
| 211 | constraints[i]->helper.second = -1.0; | - | ||||||||||||
| 212 | // fall through | - | ||||||||||||
| 213 | case QSimplexConstraint::Equal: code before this statement never executed: case QSimplexConstraint::Equal:never executed: case QSimplexConstraint::Equal: | 0 | ||||||||||||
| 214 | artificial = new QSimplexVariable; | - | ||||||||||||
| 215 | constraints[i]->artificial = artificial; | - | ||||||||||||
| 216 | artificialList += constraints[i]->artificial; | - | ||||||||||||
| 217 | break; never executed: break; | 0 | ||||||||||||
| 218 | } | - | ||||||||||||
| 219 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 220 | - | |||||||||||||
| 221 | // All original, slack and surplus have already had its index set | - | ||||||||||||
| 222 | // at this point. We now set the index of the artificial variables | - | ||||||||||||
| 223 | // as to ensure they are at the end of the variable list and therefore | - | ||||||||||||
| 224 | // can be easily removed at the end of this method. | - | ||||||||||||
| 225 | firstArtificial = variableIndex + 1; | - | ||||||||||||
| 226 | for (int i = 0; i < artificialList.size(); ++i)
| 0 | ||||||||||||
| 227 | artificialList[i]->index = ++variableIndex; never executed: artificialList[i]->index = ++variableIndex; | 0 | ||||||||||||
| 228 | artificialList.clear(); | - | ||||||||||||
| 229 | - | |||||||||||||
| 230 | ///////////////////////////// | - | ||||||||||||
| 231 | // Fill the Simplex matrix // | - | ||||||||||||
| 232 | ///////////////////////////// | - | ||||||||||||
| 233 | - | |||||||||||||
| 234 | // One for each variable plus the Basic and BFS columns (first and last) | - | ||||||||||||
| 235 | columns = variableIndex + 2; | - | ||||||||||||
| 236 | // One for each constraint plus the objective function | - | ||||||||||||
| 237 | rows = constraints.size() + 1; | - | ||||||||||||
| 238 | - | |||||||||||||
| 239 | matrix = (qreal *)malloc(sizeof(qreal) * columns * rows); | - | ||||||||||||
| 240 | if (!matrix) {
| 0 | ||||||||||||
| 241 | qWarning("QSimplex: Unable to allocate memory!"); | - | ||||||||||||
| 242 | return false; never executed: return false; | 0 | ||||||||||||
| 243 | } | - | ||||||||||||
| 244 | for (int i = columns * rows - 1; i >= 0; --i)
| 0 | ||||||||||||
| 245 | matrix[i] = 0.0; never executed: matrix[i] = 0.0; | 0 | ||||||||||||
| 246 | - | |||||||||||||
| 247 | // Fill Matrix | - | ||||||||||||
| 248 | for (int i = 1; i <= constraints.size(); ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 249 | QSimplexConstraint *c = constraints[i - 1]; | - | ||||||||||||
| 250 | - | |||||||||||||
| 251 | if (c->artificial) {
| 0 | ||||||||||||
| 252 | // Will use artificial basic variable | - | ||||||||||||
| 253 | setValueAt(i, 0, c->artificial->index); | - | ||||||||||||
| 254 | setValueAt(i, c->artificial->index, 1.0); | - | ||||||||||||
| 255 | - | |||||||||||||
| 256 | if (c->helper.second != 0.0) {
| 0 | ||||||||||||
| 257 | // Surplus variable | - | ||||||||||||
| 258 | setValueAt(i, c->helper.first->index, c->helper.second); | - | ||||||||||||
| 259 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 260 | } else { never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 261 | // Slack is used as the basic variable | - | ||||||||||||
| 262 | Q_ASSERT(c->helper.second == 1.0); | - | ||||||||||||
| 263 | setValueAt(i, 0, c->helper.first->index); | - | ||||||||||||
| 264 | setValueAt(i, c->helper.first->index, 1.0); | - | ||||||||||||
| 265 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 266 | - | |||||||||||||
| 267 | QHash<QSimplexVariable *, qreal>::const_iterator iter; | - | ||||||||||||
| 268 | for (iter = c->variables.constBegin(); | - | ||||||||||||
| 269 | iter != c->variables.constEnd();
| 0 | ||||||||||||
| 270 | ++iter) { | - | ||||||||||||
| 271 | setValueAt(i, iter.key()->index, iter.value()); | - | ||||||||||||
| 272 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 273 | - | |||||||||||||
| 274 | setValueAt(i, columns - 1, c->constant); | - | ||||||||||||
| 275 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 276 | - | |||||||||||||
| 277 | // Set objective for the first-phase Simplex. | - | ||||||||||||
| 278 | // Z = -1 * sum_of_artificial_vars | - | ||||||||||||
| 279 | for (int j = firstArtificial; j < columns - 1; ++j)
| 0 | ||||||||||||
| 280 | setValueAt(0, j, 1.0); never executed: setValueAt(0, j, 1.0); | 0 | ||||||||||||
| 281 | - | |||||||||||||
| 282 | // Maximize our objective (artificial vars go to zero) | - | ||||||||||||
| 283 | solveMaxHelper(); | - | ||||||||||||
| 284 | - | |||||||||||||
| 285 | // If there is a solution where the sum of all artificial | - | ||||||||||||
| 286 | // variables is zero, then all of them can be removed and yet | - | ||||||||||||
| 287 | // we will have a feasible (but not optimal) solution for the | - | ||||||||||||
| 288 | // original problem. | - | ||||||||||||
| 289 | // Otherwise, we clean up our structures and report there is | - | ||||||||||||
| 290 | // no feasible solution. | - | ||||||||||||
| 291 | if ((valueAt(0, columns - 1) != 0.0) && (qAbs(valueAt(0, columns - 1)) > 0.00001)) {
| 0 | ||||||||||||
| 292 | qWarning("QSimplex: No feasible solution!"); | - | ||||||||||||
| 293 | clearDataStructures(); | - | ||||||||||||
| 294 | return false; never executed: return false; | 0 | ||||||||||||
| 295 | } | - | ||||||||||||
| 296 | - | |||||||||||||
| 297 | // Remove artificial variables. We already have a feasible | - | ||||||||||||
| 298 | // solution for the first problem, thus we don't need them | - | ||||||||||||
| 299 | // anymore. | - | ||||||||||||
| 300 | clearColumns(firstArtificial, columns - 2); | - | ||||||||||||
| 301 | - | |||||||||||||
| 302 | return true; never executed: return true; | 0 | ||||||||||||
| 303 | } | - | ||||||||||||
| 304 | - | |||||||||||||
| 305 | /*! | - | ||||||||||||
| 306 | \internal | - | ||||||||||||
| 307 | - | |||||||||||||
| 308 | Run simplex on the current matrix with the current objective. | - | ||||||||||||
| 309 | - | |||||||||||||
| 310 | This is the iterative method. The matrix lines are combined | - | ||||||||||||
| 311 | as to modify the variable values towards the best solution possible. | - | ||||||||||||
| 312 | The method returns when the matrix is in the optimal state. | - | ||||||||||||
| 313 | */ | - | ||||||||||||
| 314 | void QSimplex::solveMaxHelper() | - | ||||||||||||
| 315 | { | - | ||||||||||||
| 316 | reducedRowEchelon(); | - | ||||||||||||
| 317 | while (iterate()) ; never executed: ;
| 0 | ||||||||||||
| 318 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 319 | - | |||||||||||||
| 320 | /*! | - | ||||||||||||
| 321 | \internal | - | ||||||||||||
| 322 | */ | - | ||||||||||||
| 323 | void QSimplex::setObjective(QSimplexConstraint *newObjective) | - | ||||||||||||
| 324 | { | - | ||||||||||||
| 325 | objective = newObjective; | - | ||||||||||||
| 326 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 327 | - | |||||||||||||
| 328 | /*! | - | ||||||||||||
| 329 | \internal | - | ||||||||||||
| 330 | */ | - | ||||||||||||
| 331 | void QSimplex::clearRow(int rowIndex) | - | ||||||||||||
| 332 | { | - | ||||||||||||
| 333 | qreal *item = matrix + rowIndex * columns; | - | ||||||||||||
| 334 | for (int i = 0; i < columns; ++i)
| 0 | ||||||||||||
| 335 | item[i] = 0.0; never executed: item[i] = 0.0; | 0 | ||||||||||||
| 336 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 337 | - | |||||||||||||
| 338 | /*! | - | ||||||||||||
| 339 | \internal | - | ||||||||||||
| 340 | */ | - | ||||||||||||
| 341 | void QSimplex::clearColumns(int first, int last) | - | ||||||||||||
| 342 | { | - | ||||||||||||
| 343 | for (int i = 0; i < rows; ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 344 | qreal *row = matrix + i * columns; | - | ||||||||||||
| 345 | for (int j = first; j <= last; ++j)
| 0 | ||||||||||||
| 346 | row[j] = 0.0; never executed: row[j] = 0.0; | 0 | ||||||||||||
| 347 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 348 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 349 | - | |||||||||||||
| 350 | /*! | - | ||||||||||||
| 351 | \internal | - | ||||||||||||
| 352 | */ | - | ||||||||||||
| 353 | void QSimplex::dumpMatrix() | - | ||||||||||||
| 354 | { | - | ||||||||||||
| 355 | qDebug("---- Simplex Matrix ----\n"); | - | ||||||||||||
| 356 | - | |||||||||||||
| 357 | QString str(QLatin1String(" ")); | - | ||||||||||||
| 358 | for (int j = 0; j < columns; ++j)
| 0 | ||||||||||||
| 359 | str += QString::fromLatin1(" <%1 >").arg(j, 2); never executed: str += QString::fromLatin1(" <%1 >").arg(j, 2); | 0 | ||||||||||||
| 360 | qDebug("%s", qPrintable(str)); | - | ||||||||||||
| 361 | for (int i = 0; i < rows; ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 362 | str = QString::fromLatin1("Row %1:").arg(i, 2); | - | ||||||||||||
| 363 | - | |||||||||||||
| 364 | qreal *row = matrix + i * columns; | - | ||||||||||||
| 365 | for (int j = 0; j < columns; ++j)
| 0 | ||||||||||||
| 366 | str += QString::fromLatin1("%1").arg(row[j], 7, 'f', 2); never executed: str += QString::fromLatin1("%1").arg(row[j], 7, 'f', 2); | 0 | ||||||||||||
| 367 | qDebug("%s", qPrintable(str)); | - | ||||||||||||
| 368 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 369 | qDebug("------------------------\n"); | - | ||||||||||||
| 370 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 371 | - | |||||||||||||
| 372 | /*! | - | ||||||||||||
| 373 | \internal | - | ||||||||||||
| 374 | */ | - | ||||||||||||
| 375 | void QSimplex::combineRows(int toIndex, int fromIndex, qreal factor) | - | ||||||||||||
| 376 | { | - | ||||||||||||
| 377 | if (!factor)
| 0 | ||||||||||||
| 378 | return; never executed: return; | 0 | ||||||||||||
| 379 | - | |||||||||||||
| 380 | qreal *from = matrix + fromIndex * columns; | - | ||||||||||||
| 381 | qreal *to = matrix + toIndex * columns; | - | ||||||||||||
| 382 | - | |||||||||||||
| 383 | for (int j = 1; j < columns; ++j) {
| 0 | ||||||||||||
| 384 | qreal value = from[j]; | - | ||||||||||||
| 385 | - | |||||||||||||
| 386 | // skip to[j] = to[j] + factor*0.0 | - | ||||||||||||
| 387 | if (value == 0.0)
| 0 | ||||||||||||
| 388 | continue; never executed: continue; | 0 | ||||||||||||
| 389 | - | |||||||||||||
| 390 | to[j] += factor * value; | - | ||||||||||||
| 391 | - | |||||||||||||
| 392 | // ### Avoid Numerical errors | - | ||||||||||||
| 393 | if (qAbs(to[j]) < 0.0000000001)
| 0 | ||||||||||||
| 394 | to[j] = 0.0; never executed: to[j] = 0.0; | 0 | ||||||||||||
| 395 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 396 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 397 | - | |||||||||||||
| 398 | /*! | - | ||||||||||||
| 399 | \internal | - | ||||||||||||
| 400 | */ | - | ||||||||||||
| 401 | int QSimplex::findPivotColumn() | - | ||||||||||||
| 402 | { | - | ||||||||||||
| 403 | qreal min = 0; | - | ||||||||||||
| 404 | int minIndex = -1; | - | ||||||||||||
| 405 | - | |||||||||||||
| 406 | for (int j = 0; j < columns-1; ++j) {
| 0 | ||||||||||||
| 407 | if (valueAt(0, j) < min) {
| 0 | ||||||||||||
| 408 | min = valueAt(0, j); | - | ||||||||||||
| 409 | minIndex = j; | - | ||||||||||||
| 410 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 411 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 412 | - | |||||||||||||
| 413 | return minIndex; never executed: return minIndex; | 0 | ||||||||||||
| 414 | } | - | ||||||||||||
| 415 | - | |||||||||||||
| 416 | /*! | - | ||||||||||||
| 417 | \internal | - | ||||||||||||
| 418 | - | |||||||||||||
| 419 | For a given pivot column, find the pivot row. That is, the row with the | - | ||||||||||||
| 420 | minimum associated "quotient" where: | - | ||||||||||||
| 421 | - | |||||||||||||
| 422 | - quotient is the division of the value in the last column by the value | - | ||||||||||||
| 423 | in the pivot column. | - | ||||||||||||
| 424 | - rows with value less or equal to zero are ignored | - | ||||||||||||
| 425 | - if two rows have the same quotient, lines are chosen based on the | - | ||||||||||||
| 426 | highest variable index (value in the first column) | - | ||||||||||||
| 427 | - | |||||||||||||
| 428 | The last condition avoids a bug where artificial variables would be | - | ||||||||||||
| 429 | left behind for the second-phase simplex, and with 'good' | - | ||||||||||||
| 430 | constraints would be removed before it, what would lead to incorrect | - | ||||||||||||
| 431 | results. | - | ||||||||||||
| 432 | */ | - | ||||||||||||
| 433 | int QSimplex::pivotRowForColumn(int column) | - | ||||||||||||
| 434 | { | - | ||||||||||||
| 435 | qreal min = qreal(999999999999.0); // ### | - | ||||||||||||
| 436 | int minIndex = -1; | - | ||||||||||||
| 437 | - | |||||||||||||
| 438 | for (int i = 1; i < rows; ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 439 | qreal divisor = valueAt(i, column); | - | ||||||||||||
| 440 | if (divisor <= 0)
| 0 | ||||||||||||
| 441 | continue; never executed: continue; | 0 | ||||||||||||
| 442 | - | |||||||||||||
| 443 | qreal quotient = valueAt(i, columns - 1) / divisor; | - | ||||||||||||
| 444 | if (quotient < min) {
| 0 | ||||||||||||
| 445 | min = quotient; | - | ||||||||||||
| 446 | minIndex = i; | - | ||||||||||||
| 447 | } else if ((quotient == min) && (valueAt(i, 0) > valueAt(minIndex, 0))) { never executed: end of block
| 0 | ||||||||||||
| 448 | minIndex = i; | - | ||||||||||||
| 449 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 450 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 451 | - | |||||||||||||
| 452 | return minIndex; never executed: return minIndex; | 0 | ||||||||||||
| 453 | } | - | ||||||||||||
| 454 | - | |||||||||||||
| 455 | /*! | - | ||||||||||||
| 456 | \internal | - | ||||||||||||
| 457 | */ | - | ||||||||||||
| 458 | void QSimplex::reducedRowEchelon() | - | ||||||||||||
| 459 | { | - | ||||||||||||
| 460 | for (int i = 1; i < rows; ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 461 | int factorInObjectiveRow = valueAt(i, 0); | - | ||||||||||||
| 462 | combineRows(0, i, -1 * valueAt(0, factorInObjectiveRow)); | - | ||||||||||||
| 463 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 464 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 465 | - | |||||||||||||
| 466 | /*! | - | ||||||||||||
| 467 | \internal | - | ||||||||||||
| 468 | - | |||||||||||||
| 469 | Does one iteration towards a better solution for the problem. | - | ||||||||||||
| 470 | See 'solveMaxHelper'. | - | ||||||||||||
| 471 | */ | - | ||||||||||||
| 472 | bool QSimplex::iterate() | - | ||||||||||||
| 473 | { | - | ||||||||||||
| 474 | // Find Pivot column | - | ||||||||||||
| 475 | int pivotColumn = findPivotColumn(); | - | ||||||||||||
| 476 | if (pivotColumn == -1)
| 0 | ||||||||||||
| 477 | return false; never executed: return false; | 0 | ||||||||||||
| 478 | - | |||||||||||||
| 479 | // Find Pivot row for column | - | ||||||||||||
| 480 | int pivotRow = pivotRowForColumn(pivotColumn); | - | ||||||||||||
| 481 | if (pivotRow == -1) {
| 0 | ||||||||||||
| 482 | qWarning("QSimplex: Unbounded problem!"); | - | ||||||||||||
| 483 | return false; never executed: return false; | 0 | ||||||||||||
| 484 | } | - | ||||||||||||
| 485 | - | |||||||||||||
| 486 | // Normalize Pivot Row | - | ||||||||||||
| 487 | qreal pivot = valueAt(pivotRow, pivotColumn); | - | ||||||||||||
| 488 | if (pivot != 1.0)
| 0 | ||||||||||||
| 489 | combineRows(pivotRow, pivotRow, (1.0 - pivot) / pivot); never executed: combineRows(pivotRow, pivotRow, (1.0 - pivot) / pivot); | 0 | ||||||||||||
| 490 | - | |||||||||||||
| 491 | // Update other rows | - | ||||||||||||
| 492 | for (int row=0; row < rows; ++row) {
| 0 | ||||||||||||
| 493 | if (row == pivotRow)
| 0 | ||||||||||||
| 494 | continue; never executed: continue; | 0 | ||||||||||||
| 495 | - | |||||||||||||
| 496 | combineRows(row, pivotRow, -1 * valueAt(row, pivotColumn)); | - | ||||||||||||
| 497 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 498 | - | |||||||||||||
| 499 | // Update first column | - | ||||||||||||
| 500 | setValueAt(pivotRow, 0, pivotColumn); | - | ||||||||||||
| 501 | - | |||||||||||||
| 502 | // dumpMatrix(); | - | ||||||||||||
| 503 | // qDebug("------------ end of iteration --------------\n"); | - | ||||||||||||
| 504 | return true; never executed: return true; | 0 | ||||||||||||
| 505 | } | - | ||||||||||||
| 506 | - | |||||||||||||
| 507 | /*! | - | ||||||||||||
| 508 | \internal | - | ||||||||||||
| 509 | - | |||||||||||||
| 510 | Both solveMin and solveMax are interfaces to this method. | - | ||||||||||||
| 511 | - | |||||||||||||
| 512 | The enum SolverFactor admits 2 values: Minimum (-1) and Maximum (+1). | - | ||||||||||||
| 513 | - | |||||||||||||
| 514 | This method sets the original objective and runs the second phase | - | ||||||||||||
| 515 | Simplex to obtain the optimal solution for the problem. As the internal | - | ||||||||||||
| 516 | simplex solver is only able to _maximize_ objectives, we handle the | - | ||||||||||||
| 517 | minimization case by inverting the original objective and then | - | ||||||||||||
| 518 | maximizing it. | - | ||||||||||||
| 519 | */ | - | ||||||||||||
| 520 | qreal QSimplex::solver(SolverFactor factor) | - | ||||||||||||
| 521 | { | - | ||||||||||||
| 522 | // Remove old objective | - | ||||||||||||
| 523 | clearRow(0); | - | ||||||||||||
| 524 | - | |||||||||||||
| 525 | // Set new objective in the first row of the simplex matrix | - | ||||||||||||
| 526 | qreal resultOffset = 0; | - | ||||||||||||
| 527 | QHash<QSimplexVariable *, qreal>::const_iterator iter; | - | ||||||||||||
| 528 | for (iter = objective->variables.constBegin(); | - | ||||||||||||
| 529 | iter != objective->variables.constEnd();
| 0 | ||||||||||||
| 530 | ++iter) { | - | ||||||||||||
| 531 | - | |||||||||||||
| 532 | // Check if the variable was removed in the simplification process. | - | ||||||||||||
| 533 | // If so, we save its offset to the objective function and skip adding | - | ||||||||||||
| 534 | // it to the matrix. | - | ||||||||||||
| 535 | if (iter.key()->index == -1) {
| 0 | ||||||||||||
| 536 | resultOffset += iter.value() * iter.key()->result; | - | ||||||||||||
| 537 | continue; never executed: continue; | 0 | ||||||||||||
| 538 | } | - | ||||||||||||
| 539 | - | |||||||||||||
| 540 | setValueAt(0, iter.key()->index, -1 * factor * iter.value()); | - | ||||||||||||
| 541 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 542 | - | |||||||||||||
| 543 | solveMaxHelper(); | - | ||||||||||||
| 544 | collectResults(); | - | ||||||||||||
| 545 | - | |||||||||||||
| 546 | #ifdef QT_DEBUG | - | ||||||||||||
| 547 | for (int i = 0; i < constraints.size(); ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 548 | Q_ASSERT(constraints[i]->isSatisfied()); | - | ||||||||||||
| 549 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 550 | #endif | - | ||||||||||||
| 551 | - | |||||||||||||
| 552 | // Return the value calculated by the simplex plus the value of the | - | ||||||||||||
| 553 | // fixed variables. | - | ||||||||||||
| 554 | return (factor * valueAt(0, columns - 1)) + resultOffset; never executed: return (factor * valueAt(0, columns - 1)) + resultOffset; | 0 | ||||||||||||
| 555 | } | - | ||||||||||||
| 556 | - | |||||||||||||
| 557 | /*! | - | ||||||||||||
| 558 | \internal | - | ||||||||||||
| 559 | Minimize the original objective. | - | ||||||||||||
| 560 | */ | - | ||||||||||||
| 561 | qreal QSimplex::solveMin() | - | ||||||||||||
| 562 | { | - | ||||||||||||
| 563 | return solver(Minimum); never executed: return solver(Minimum); | 0 | ||||||||||||
| 564 | } | - | ||||||||||||
| 565 | - | |||||||||||||
| 566 | /*! | - | ||||||||||||
| 567 | \internal | - | ||||||||||||
| 568 | Maximize the original objective. | - | ||||||||||||
| 569 | */ | - | ||||||||||||
| 570 | qreal QSimplex::solveMax() | - | ||||||||||||
| 571 | { | - | ||||||||||||
| 572 | return solver(Maximum); never executed: return solver(Maximum); | 0 | ||||||||||||
| 573 | } | - | ||||||||||||
| 574 | - | |||||||||||||
| 575 | /*! | - | ||||||||||||
| 576 | \internal | - | ||||||||||||
| 577 | - | |||||||||||||
| 578 | Reads results from the simplified matrix and saves them in the | - | ||||||||||||
| 579 | "result" member of each QSimplexVariable. | - | ||||||||||||
| 580 | */ | - | ||||||||||||
| 581 | void QSimplex::collectResults() | - | ||||||||||||
| 582 | { | - | ||||||||||||
| 583 | // All variables are zero unless overridden below. | - | ||||||||||||
| 584 | - | |||||||||||||
| 585 | // ### Is this really needed? Is there any chance that an | - | ||||||||||||
| 586 | // important variable remains as non-basic at the end of simplex? | - | ||||||||||||
| 587 | for (int i = 0; i < variables.size(); ++i)
| 0 | ||||||||||||
| 588 | variables[i]->result = 0; never executed: variables[i]->result = 0; | 0 | ||||||||||||
| 589 | - | |||||||||||||
| 590 | // Basic variables | - | ||||||||||||
| 591 | // Update the variable indicated in the first column with the value | - | ||||||||||||
| 592 | // in the last column. | - | ||||||||||||
| 593 | for (int i = 1; i < rows; ++i) {
| 0 | ||||||||||||
| 594 | int index = valueAt(i, 0) - 1; | - | ||||||||||||
| 595 | if (index < variables.size())
| 0 | ||||||||||||
| 596 | variables[index]->result = valueAt(i, columns - 1); never executed: variables[index]->result = valueAt(i, columns - 1); | 0 | ||||||||||||
| 597 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 598 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 599 | - | |||||||||||||
| 600 | /*! | - | ||||||||||||
| 601 | \internal | - | ||||||||||||
| 602 | - | |||||||||||||
| 603 | Looks for single-valued variables and remove them from the constraints list. | - | ||||||||||||
| 604 | */ | - | ||||||||||||
| 605 | bool QSimplex::simplifyConstraints(QList<QSimplexConstraint *> *constraints) | - | ||||||||||||
| 606 | { | - | ||||||||||||
| 607 | QHash<QSimplexVariable *, qreal> results; // List of single-valued variables | - | ||||||||||||
| 608 | bool modified = true; // Any chance more optimization exists? | - | ||||||||||||
| 609 | - | |||||||||||||
| 610 | while (modified) {
| 0 | ||||||||||||
| 611 | modified = false; | - | ||||||||||||
| 612 | - | |||||||||||||
| 613 | // For all constraints | - | ||||||||||||
| 614 | QList<QSimplexConstraint *>::iterator iter = constraints->begin(); | - | ||||||||||||
| 615 | while (iter != constraints->end()) {
| 0 | ||||||||||||
| 616 | QSimplexConstraint *c = *iter; | - | ||||||||||||
| 617 | if ((c->ratio == QSimplexConstraint::Equal) && (c->variables.count() == 1)) {
| 0 | ||||||||||||
| 618 | // Check whether this is a constraint of type Var == K | - | ||||||||||||
| 619 | // If so, save its value to "results". | - | ||||||||||||
| 620 | QSimplexVariable *variable = c->variables.constBegin().key(); | - | ||||||||||||
| 621 | qreal result = c->constant / c->variables.value(variable); | - | ||||||||||||
| 622 | - | |||||||||||||
| 623 | results.insert(variable, result); | - | ||||||||||||
| 624 | variable->result = result; | - | ||||||||||||
| 625 | variable->index = -1; | - | ||||||||||||
| 626 | modified = true; | - | ||||||||||||
| 627 | - | |||||||||||||
| 628 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 629 | - | |||||||||||||
| 630 | // Replace known values among their variables | - | ||||||||||||
| 631 | QHash<QSimplexVariable *, qreal>::const_iterator r; | - | ||||||||||||
| 632 | for (r = results.constBegin(); r != results.constEnd(); ++r) {
| 0 | ||||||||||||
| 633 | if (c->variables.contains(r.key())) {
| 0 | ||||||||||||
| 634 | c->constant -= r.value() * c->variables.take(r.key()); | - | ||||||||||||
| 635 | modified = true; | - | ||||||||||||
| 636 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 637 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 638 | - | |||||||||||||
| 639 | // Keep it normalized | - | ||||||||||||
| 640 | if (c->constant < 0)
| 0 | ||||||||||||
| 641 | c->invert(); never executed: c->invert(); | 0 | ||||||||||||
| 642 | - | |||||||||||||
| 643 | if (c->variables.isEmpty()) {
| 0 | ||||||||||||
| 644 | // If constraint became empty due to substitution, delete it. | - | ||||||||||||
| 645 | if (c->isSatisfied() == false)
| 0 | ||||||||||||
| 646 | // We must ensure that the constraint soon to be deleted would not | - | ||||||||||||
| 647 | // make the problem unfeasible if left behind. If that's the case, | - | ||||||||||||
| 648 | // we return false so the simplex solver can properly report that. | - | ||||||||||||
| 649 | return false; never executed: return false; | 0 | ||||||||||||
| 650 | - | |||||||||||||
| 651 | delete c; | - | ||||||||||||
| 652 | iter = constraints->erase(iter); | - | ||||||||||||
| 653 | } else { never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 654 | ++iter; | - | ||||||||||||
| 655 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 656 | } | - | ||||||||||||
| 657 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 658 | - | |||||||||||||
| 659 | return true; never executed: return true; | 0 | ||||||||||||
| 660 | } | - | ||||||||||||
| 661 | - | |||||||||||||
| 662 | void QSimplexConstraint::invert() | - | ||||||||||||
| 663 | { | - | ||||||||||||
| 664 | constant = -constant; | - | ||||||||||||
| 665 | ratio = Ratio(2 - ratio); | - | ||||||||||||
| 666 | - | |||||||||||||
| 667 | QHash<QSimplexVariable *, qreal>::iterator iter; | - | ||||||||||||
| 668 | for (iter = variables.begin(); iter != variables.end(); ++iter) {
| 0 | ||||||||||||
| 669 | iter.value() = -iter.value(); | - | ||||||||||||
| 670 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 671 | } never executed: end of block | 0 | ||||||||||||
| 672 | - | |||||||||||||
| 673 | QT_END_NAMESPACE | - | ||||||||||||
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