enddata
约束条件区域
end
其中,每一个lingo程序文件都以一个model:开头,以一个end结束,中间的三个区域不是强制要求的,但对于数模中大部分涉及到lingo的题目,基本上三个区域都会使用。
II.II 集合区域
II.II.i 一维集合的定义
集合模块以sets: 开头,endsets 结尾,这是固定的格式,无法更改。这之间定义的是lingo中的集合,也就是编程中的数组。lingo常用的一维集合的定义遵循下面的格式:
集合名称/1…n/:变量1,变量2…;
其中,第一个斜线前的名称表示这个集合的名称,它可以任意取名字。
第一个斜线和第二个斜线中间表示集合(数组)的索引值从1到n,具体题目中n取实际的值,例如/1…3/表示数组长度是3,索引分别是1,2,3。
第二个斜线后跟上一个冒号,紧接着一些变量名,这些变量名都是集合变量名,他们每个都拥有长度1-n,这里第二个斜线后面的内容是可选的,也就是说可以没有变量,也可以有任意多个变量,每个变量都是一个一维的集合,而且这些变量本身没有任何的关系(除了长度相同)。
II.II.ii 二维集合的定义
二维集合是lingo中另一类常用的集合,它的定义会遵循下面的格式:
集合名称(一维集合1,一维集合2):变量1,变量2…;
其中,需要注意但是,定义一个二维的集合前,首先要定义的是两个一维的集合,否则将不支持直接对二维集合定义。而同理,其后的变量1,2之间也没有任何联系(除了它们的尺寸都是n×m)。
二维集合的大小是由()内的两个一维集合的长度决定的。()内的一维集合1决定了二维集合的行数,一维集合2决定了二维集合的列数。
所有的集合,包括一维和二维,都要全部在sets/endsets内定义完成,此时只是定义,并未涉及任何数据。
集合这个模块中,最重要的概念是区分开集合名和集合变量名,前者代表了一个集合,是广泛的定义,后者是一个普通的变量,它的类型是一个集合类型。
下面的代码演示了这部分的内容:
sets:
supply/1…2/: s; !集合一,s是集合变量
demand/1…3/: d; !集合二,d是集合变量
link(supply,demand): road, g; !二维集合,road和g是集合变量
endsets
II.III 变量赋值区域
赋值模块顾名思义是涉及到给变量赋值,但这里的变量特指是集合变量,因为其他的单个的决策变量,可以直接在定义时赋值,只有集合变量涉及到定义和赋值分开。
该模块以data:开头,以enddata结尾,因此所有对集合的赋值操作都要在这个区域内完成。
赋值的方法是很简单的,这里跟之前一样分一维和二维集合变量进行介绍:
II.III.i 一维集合变量的赋值
对一维集合的赋值,格式为:
集合变量名 = n1,n2,…
注意这里是集合变量名,不是集合名。
II.III.ii 二维集合变量的赋值
对二维集合的赋值,格式为:
集合变量名 = a11,a12,a13…a1n, a21,a22,….a2n,…ann
简单的说就是二维集合变量的赋值,从左到右,是从第一行的第一列开始,到最后一行的最后一列,每一行结束后,下一个数字是下一行的第一列的数字。
下面的代码演示了这部分的内容:
sets:
supply/1…2/: s; !集合一,s是集合变量
demand/1…3/: d; !集合二,d是集合变量
link(supply,demand): road, g; !二维集合,road和g是集合变量
endsets
data:
road = 10,5,6,4,8,12;
d = 50,70,40;
s = 60,100;
enddata
II.IV 约束条件区域(逻辑部分)
通过一个@for函数(和@sum)的使用场景实例,讲解for循环和@sum在lingo中的实现。通过对一个具体问题的分析,我们得到了一组约束条件:
这个例子中,变量g是决策变量,L、d和s都是已知的变量,已知变量的赋值:
model:
sets:
supply/1…2/😒;
demand/1…3/:d;
link(supply, demand):road, g;
endsets
data:
L = 10, 5, 6, 4, 8, 12;
d = 50, 70, 40;
s = 60, 100;
显然上述的代码还原了我们的规划方程中关于数据的定义,接下来就要处理三个累加的问题了。累加的问题用编程解决就是用循环思想,在lingo中,@sum函数提供了累加,@for函数提供了循环的方法。
II.IV.i @max函数的使用
@sum函数的定义:@sum(参数1:参数2_参数3_…)
总得来说,@sum函数有两个传参,参数1和参数2,它们的意义:
参数1:设要参与累加的那个集合变量所在的集合的集合名称为A,参数1:A(i,j) (或一维集合:A(i)),这里注意,第一个参数是集合名称,不是集合变量名称!
参数2:设要参与累加的那个集合的一系列集合变量的名称为B, 参数2:B(i,j). 当然了如果是单纯的加法,那么参数2只有一个集合变量B,那么参数2就是简简单单的B(i,j)而已,但如果出现积的和,需要添加一步乘法的运算。(也可能是一维的集合,那么就是B(i))
了解了@sum函数,那么第一个约束条件就可以转换成代码了,因为它只用到了@sum函数,不涉及@for。
首先,min就用min函数表示,后面出现了累加,我们进行简单的分析,发现g和L来自于集合link,于是@sum的第一个参数就是link(i,j)。
第2个参数,上面提到了,是集合变量(i,j),由于这里是一个乘积关系,在集合名称(i,j)的基础上加上一个乘法的运算,套用参数2的结论,第二个参数就是g(i,j) * L(i,j)。
把两个参数用之前定义格式放好,我们得到了关于第一个约束条件的lingo代码:
min = @sum(link(i,j) : L(i,j) * g(i,j));
II.IV.ii @for循环的使用
@for函数的定义:@for(参数1:@sum函数)
其中参数1是被操作的一维集合的集合名称(i/j),也即只有一个索引值的那个集合。第2个参数是@sum函数,这个函数内部的定义与之前@sum函数有稍微区别:第1个参数不再是参与累加的变量所在的集合的集合名称,而是参与累加的变量实际累加的下标对应的集合的集合名称,例如参与累加的变量g(i,j),如果每一轮的循环,只有i在变化,那么这个第1个参数就是组成g(i,j)所在的二维集合的提供i索引的一维集合的名称,本例中提供i索引的一维集合是supply集合,因此第1个参数是supply(i),第2个参数照旧,即参与累加的集合变量名(i,j)。
下面分析下面的两个条件转译为lingo代码:
首先,对于第一个条件,@for的参数1是d这个集合变量所在集合的集合名称(j),也即d(j)。之后,第2个参数@sum函数,根据条件的定义,是对于每一个j的值,进行i从1-2的累加,那么@sum函数写作:
@sum(supply(i):g(i,j))
最后,在@for函数中执行赋值操作,即把@sum函数得到的结果赋值给d变量,因此完整的代码写作:
@for(demand(j):@sum(supply(i):g(i,j)) = d(j))
同理,第二个约束条件转译代码:
@for(supply(i):@sum(demand(j):g(i,j)) = s(i))
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