找回密码
 立即注册
查看: 345|回复: 2

优化求解器 | Gurobi 数学启发式算法:参数类型与案例实现

[复制链接]
发表于 2022-10-14 16:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:徐璐,清华大学,清华大学深圳国际研究生院,清华-伯克利深圳学院,硕士在读
作者:刘兴禄,清华大学,清华大学深圳国际研究生院,清华-伯克利深圳学院,博士在读
审校&编辑:张瑞三,四川大学,硕士在读
初次完稿日期:2022.10.12
<hr/>启发式算法通常能够以巧妙、迅速的方式快速解决问题,在运筹学中有着不可取代的地位。今天我们着重探究其中的数学启发式算法,尤其是 Gurobi 求解器中提供的启发式,以及涉及到的重要参数。在本文的最后,我们以经典的 VRPTW 案例为例详细列举了8类参数的实际应用情况,提供真实完整的运行日志供大家参考。
本文的结构如下:

  • Part1:数学启发式算法
  • Part2:Gurobi 数学启发式算法的类型和特点
  • Part3:Gurobi 数学启发式算法相关参数介绍
  • Part4:实验:各参数取值和基于 VRPTW 的案例
数学启发式算法 Matheuristics

什么是启发式算法?在数学优化和计算机科学中,启发式 heuristic(来自希腊语ερσκω 「我发现,发现」)是一种旨在当经典方法太慢时用来更快解决问题的技术,或者无法通过经典方法找到精确解时用来获得近似解决方案的方法。它是通过用最优性、完整性、精确性换取速度来实现的。在某种程度上,可以被认为是一种捷径。(来自 wikipedia)
那么数学启发式 matheuristic 又是什么呢?正如其命名所言,它是数学规划算法和启发式或元启发式算法的有机结合,如下示意图所示:



图1-数学启发式 matheuristic

数学启发式算法相比元启发式算法,理论性更强。数学启发式往往会借助一部分数学规划提供的解,或者问题的特性等,来快速获得问题的可行解。本文主要聚焦于介绍在Gurobi求解器中,用于加速求解混合整数规划(Mixed integer programming, MIP)的数学启发式算法。
在 Gurobi 求解器中,整个算法依然是以数学规划为框架,仅在其中的某些环节采用了启发式算法,以达到更快获得初始可行解、更多或更优质的可行解等各种目的。Gurobi求解MIP的算法框架为 branch and cut,但是在 branch and cut tree 的探索中,在每个节点处,会调用30多种启发式算法,用于快速获得高质量的整数可行解,进而加速上界(min 问题)的更新Gap的收敛。此外,每个节点上也会调用二十多种 cutting plane 算法来生成割平面,收紧模型,逼近该节点的可行域的凸包,收紧下界。Branch and cut 算法框架中,启发式算法的调用时机如下面示意图所示,启发式算法一般是在红色虚线框部分被调用:



图2-Gurobi branch and cut算法框架(部分)

为了让读者看得清楚,我们把每个节点处的算法放大,如下图。



图3-Gurobi中的branch and cut算法框架中在单个节点的大致算法框架

Gurobi 数学启发式算法的类型和特点

启发式算法的类型概述

Gurobi 提供了超过30种启发式算法,包含以下多种类型:
- [ ] 基于非 LP(Non-LP based)\ Enumerate, search, greedy, ... - [ ] 基于 LP(LP based)\ Rounding, fixing & diving, ... - [ ] 模型改建(Reformulation)\ Zero-objective, min relaxation, ... - [ ] 改进型(Improvement)\ RINS - [ ] 子 MIP 和递归(SubMIP and recursive)\ Target heuristic, RINS, ... - [ ] 针对具体问题的启发式(Problem specific)\ Fixed charge network heuristic - [ ] 有助于启发式的功能(Featureshlpingheuristics)\ Pump reduce

  • 基于非 LP(Non-LP based)
Enumerate, search, greedy, ...

  • 基于 LP(LP based)
Rounding, fixing & diving, ...

  • 模型改建(Reformulation)
Zero-objective, min relaxation, ...

  • 改进型(Improvement)
RINS

  • 子 MIP 和递归(SubMIP and recursive)
Target heuristic, RINS, ...

  • 针对具体问题的启发式(Problem specific)
Fixed charge network heuristic

  • 有助于启发式的功能(Featureshelpingheuristics)
Pump reduce
基于非 LP(Non-LP based)的启发式算法


  • 其中比较著名的算法包括:
最优的(Optimal):最短路径(shortest path),最小生成树(min spanning tree)\ 非最优的(Not optimal):0-1 Knapsack 0-1 背包问题
\\ \mbox{Max     } 10 u + 8 v + 11 x + 7 y + 5 z \\ \mbox{s.t.    } 3u+4v+6x+ 4y+3z≤14 \\ u, v, x, y, z  \mbox{ 均为二元变量} \\根据目标系数和约束系数的比例对变量进行排序,已经排序的变量。 根据顺序将变量取值逐一设为1,直到产生不可行解。例如这里将 y  设置为1是不可行的,所以解是 (u, v, x, y, z)=(1, 1, 1, 0, 0) ,目标值为29。 而最优解 (u, v, x, y, z) = (1,1,0,1,1) ,目标值为30。
2. Gurobi 盲目启发式(这里的盲目意味着不使用 LP 松弛解)
这一类启发式算法的求解步骤通常如下:

  • 首先,基于某种度量对二进制/整数变量进行排序;
  • 接着,按贪婪顺序固定这些变量;
  • 然后,传播变量固定和收紧界值:
注意如果没有这一步,几乎不可能找到可行解。
最后如果有连续变量的话,解决剩余的 LP 模型。
3. 基于 LP 的贪婪算法(LP based greedy heuristics) 这类算法具有以下特点:

  • 用松弛解对变量排序通常更有效;
  • 有可能可以快速找到整数解;
  • 解的质量通常很差;
  • 一个差的解 就足够了, 差的解往往无法帮助整体优化;
  • 多核电脑和难以对根节点并行化是关注基于非LP的启发式算法的原因
基于 LP(LP based)的启发式算法


  • 取整法(Rounding)
基本思想:解 LP 松弛问题,将解值四舍五入到最接近的整数值。
举例说明:这里我们举和前文相同的 0-1背包例子:  \\ \mbox{Max     } 10 u + 8 v + 11 x + 7 y + 5 z \\ \mbox{s.t.    } 3u+4v+6x+ 4y+3z≤14 \\ u, v, x, y, z  \mbox{ 均为二元变量} \\最优的 LP 松弛解 (u, v, x, y, z) = (1, 1, 1, \frac{1}{4}, 0) ,利用取整法可得 (u, v, x, y, z) = (1, 1, 1, 0, 0) ,这是一个整数可行解,目标函数值为29。
值得注意的是,简单的取整法通常表现不是很好,特别是具有等式约束的模型。除此之外,往往需要考虑两边的整数值,取整时需要传播变量固定和收紧界值。Gurobi 求解器里有多种不同版本的取整启发式算法。
2. 大多数 Gurobi 启发式算法都是基于 LP 或需要 LP 松弛解
LP 松弛解对于启发式算法获取高质量解非常重要!
模型改建(Reformulation)的启发式算法

1.举例,原模型如下:
\mbox{Min  } 3u+8v+3w+2x+7y+5z \\ \mbox{s.t.  } 3u+4v -4w+8x+4y+3z≤9 \\  5u + 2v + 4x + 7y + 9z = 15  \\ \mbox{u, v, x, y, z} 均为非负整数变量,w 为二元变量 \\
2.去目标的启发式
首先删除目标函数并将其作为可行问题去求解,以期预优化可以使模型变的更小,并且最终的预优化模型更容易解。 这个启发式算法一般只在根结点使用。
对于上述例子,重新改建的模型是:
\mbox{Min  } 0 \\ \mbox{s.t.  } 3u+4v -4w+8x+4y+3z≤9 \\  5u + 2v + 4x + 7y + 9z = 15  \\ \mbox{u, v, x, y, z} 均为非负整数变量,w 为二元变量 \\变量 x 和 v 是平行的, x 可以被固定为0,变量 w 可以被固定为1,这有助于第一个约束的可行性。
3.最小松弛启发式算法
算法步骤如下:

  • 首先,对于每个不等式,加一个违反约束的惩罚变量;
  • 接着,对于每个等式,加两个违反约束的惩罚变量, 两个方向各一个;
  • 然后对违反约束总和求最小化;
  • 如果最优总和为0, 那我们找到一个可行解; 否则原始模型是不可行的。
继续上述例子,重新改建的模型是:
\mbox{Min  } r+s+t \\ \mbox{s.t.  } 3u+4v -4w+8x+4y+3z-r≤9 \\  5u + 2v + 4x + 7y + 9z +s-t= 15  \\ \mbox{u, v, x, y, z} 均为非负整数变量,w 为二元变量 \\
改进型的 RINS(松弛诱导邻域搜索)启发式算法

1.RINS 的求解过程 RINS 全称是 Relaxation induced neighborhood search,即松弛诱导邻域搜索。其求解的流程如下:

  • 首先,给定现任整数解(目前找到的最优整数解)和节点松弛的当前分数解;
  • 如果变量的整数解值和松弛解值一致,则固定变量;
  • 最后将部分固定的模型作为 subMIP 去解。
RINS 是一种改进型的启发式算法,是公认的最有效的一种启发式算法
SubMIP 和递归

许多Gurobi启发式算法会这样做:

  • 首先,设一个目标来固定一定比例的变量,比如80%;
  • 接着,固定一个变量然后传播;
  • 重复固定和传播,直到达到目标或它变得不可行;
  • 然后将其为 subMIP 去求解;
  • 在子MIP中,它将以递归方式调用相同的启发式算法。
这种方法通常非常有效,可迅速找到可行解。
泵式缩减启发式(Feasibility Pump Heuristic)

泵式缩减启发式来源于 Fischetti,Glover 和 Lodi 在 2004 的研究成果,其求解步骤如下:

  • 首先,将目标函数换成到舍入整数解距离最小 (二次);
  • 接着,使用 L1 范数 (\mbox{sum}|x_j - x_j^*|) , 其中 x_j^* 是取整解(线性)
如果一个二元变量 x_j=0.3 ,那么 x_j^*=0 ,那么 x_j 的目标部分为  |x_j-0|=x_j ,即目标函数系数为1;
如果一个二元变量 x_j=0.7 ,那么 x_j^*=1 ,那么目标函数系数将为 -1。

  • 解修改后的LP并重复;
  • 直到它达到一定限值或松弛解是整数可行的;
  • 例如将限值设为10, 则需解 LP 10 次, 这是一个很花费时间的过程,并且通常很难运气好。
泵式缩减(Pump Reduce)

泵式缩减法受泵式缩减启发式算法的启发,这种算法基于一个观察:大多数模型是对偶退化的,即松弛问题有多个的最优解。 泵式缩减法的目标是找到有较少整数变量取分数值的松弛解,其主要步骤如下:

  • 首先,解松弛问题, 固定非零递减成本的所有变量, 确保保持在最优空间;
  • 接着,舍入松弛解,目标换成到舍入整数解距离最小 (L1 范数);
  • 然后,解修改后的 LP 并重复;
  • 直到它达到一定限值或取小数值的整数变量的数量不下降。
Gurobi 数学启发式算法相关参数介绍

Gurobi 求解器主要包含以下四类参数:

  • MIPFocus:主要 MIP 参数(Main MIP parameter)
2. Heuristics:主要启发式参数(Main heuristic parameter)
3. 个别启发式参数(Individual heuristic parameters)

  • ZeroObjNodes:去目标启发式(Zero objective heuristic)
  • PumpPasses:泵式缩减启发式(Feasibility pump heuristic)
  • RINS:松弛诱导邻域搜索启发式(RINS heuristic)
  • SubMIPNodes:限制基于MIP的启发式方法(如RINS)所探索的节点数量
  • 节点松弛启发式(Node relaxation heuristic):MinRelNodes:最小松弛启发式(Minimum relaxation heuristic),NoRelHeurTime::节点松弛启发式的运行时间和NoRelHeurWork:节点松弛启发式的计算量限制
  • 改进型的启发式参数(Improvement heuristic parameters): ImproveStartGap,ImproveStartNodes和ImproveStartTime
4. 影响可行解的其他参数(Other parameters affecting feasible solutions)

  • BranchDir:分支方向的偏好。将这个参数设定为1,可能有助于 MIP 更迅速地找到可行解。
  • TuneCriterion 调优准则。= 2 表示为目标函数值,即更专注于寻找好的可行解。
  • PartitionPlace:分割位置。
下一节我们将结合具体的案例逐一详细介绍每一类参数的取值,通过运行日志比较运行结果。
实验:各参数取值介绍和基于 VRPTW 的案例

这一节中,我们将基于一个 VRPTW 案例来具体演示上述参数。
VRPTW的问题介绍和模型见往期推文(第一个即为VRPTW,其余两个为相关学拓展学习推文):
VRPTW 算例概览

有关带时间窗的车辆路径规划问题(VRPTW 问题),简单来说就是在传统的 VRP 问题上增加了时间窗的约束。网络中每个节点对车辆都有一个期望的最早抵达与最晚抵达的时间窗约束,车辆必须在规定的时间窗内到达每个节点,若违反时间窗约束会产生惩罚项。
其他部分则与普通VRP相同,目标函数都是最小化总成本,决策变量考虑的都是车辆的调度路径 。
下文实验中我们放上了每个参数下 Gurobi 求解的完整运行日志,因此内容较长,读者朋友们可以按需阅读。
载入模型

from gurobipy import *
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")笔者注:如果大家想要查看这个 .mps 文件中 VRPTW 模型的细节(如目标函数和约束条件),可以将其导出为 .lp 格式:
model.write("vrp.lp")再用 NotePad++ 等软件打开查看,该模型文件共有 3960行,共 1796 个约束:



图4-输出模型

实验0:不人为添加任何参数,直接求解

我们首先不添加任何参数,直接让 Gurobi 按照所有默认的参数取值进行求解:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.optimize()运行日志如下:
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.10s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.03 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    1s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    1s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   61          -  357.53333      -     -    1s
H    0     0                     461.2000000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.53333    0   59  461.20000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.77309    0  118  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     0  357.77309    0  109  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     2  357.81724    0  109  461.20000  357.81724  22.4%     -    1s
H   33    40                     453.1000000  358.10075  21.0%  51.6    1s
H  111   104                     449.3000000  358.10075  20.3%  37.8    2s
H  111   104                     448.4000000  358.10075  20.1%  37.8    2s
H  139   147                     439.2000000  358.10075  18.5%  35.6    2s
H  185   185                     429.5000000  358.10075  16.6%  31.2    2s
H  221   219                     421.8000000  358.10075  15.1%  28.9    2s
H  409   350                     418.4000000  358.10075  14.4%  28.7    3s
  1046   764  374.39071   10   38  418.40000  361.05189  13.7%  28.7    5s
  1071   781  378.36537   14   91  418.40000  365.45524  12.7%  28.0   10s
  1741   943  374.27072   38   80  418.40000  365.45524  12.7%  39.2   15s
  4623  2069  386.91601   42   76  418.40000  376.54679  10.0%  41.2   20s
  6762  2820     cutoff   49       418.40000  379.88008  9.21%  42.4   25s
  8675  3551     cutoff   32       418.40000  383.24012  8.40%  43.5   30s
*12715  4168              44     414.9000000  388.34862  6.40%  44.0   34s
12722  4277     cutoff   59       414.90000  388.36514  6.40%  44.0   35s
*12785  3950              44     412.3000000  388.36514  5.81%  44.1   35s
*13527  3546              57     409.7000000  389.04944  5.04%  44.3   36s
16291  2816     cutoff   73       409.70000  394.84309  3.63%  45.2   40s

Cutting planes:
  Gomory: 8
  Cover: 46
  Implied bound: 25
  Clique: 7
  MIR: 14
  StrongCG: 8
  Flow cover: 45
  Inf proof: 2
  Zero half: 10
  RLT: 121
  Relax-and-lift: 7

Explored 21289 nodes (910378 simplex iterations) in 44.39 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 10: 409.7 412.3 414.9 ... 453.1

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%日志的第一列中,若没有任何标注则表示在当前节点未找到新的整数可行解,标注 H 表示当前节点使用使用启发式算法找到了新的可行整数解,标注 * 的为使用经典割平面法且找到了新的可行整数解。可以发现,在 Gurobi 的默认求解过程其实就使用了很多次数学启发式。
日志显示,求解过程使用启发式算法在1s时找到了初始可行整数解,目标函数值为 461.2。在探索了 21289 个节点,共计耗时 44.9s 后找到了最优解,目标函数值为 409.7。
我们重复了3次试验,在这3次中分别使用了 44.4s, 39.1s,38.9s 找到最优解,目标函数值均为 409.7。
实验1:使用 MIPFocus 参数

MIPFocus 主要 MIP 参数介绍

MIPFocus 参数用于定义解的高层次策略,因为求解 MIP 问题主要有三个侧重点:侧重快速找到可行解、侧重证明最优、以及侧重界的提升。可以通过本参数设定 MIP 求解的侧重点。注意该参数只会影响 MIP 问题的求解:



图5-主要 MIP 参数


  • 默认值 = 0,为在找新的可行解和证明最优性之间取得平衡;
  • = 1:更注重快速找到可行解(good feasible solution);
  • = 2:更注重证明最优性(optimal solution),认为求解器在寻找高质量的解方面没有问题,希望将更多的注意力集中在证明最优性上;
  • = 3:更注重目标界值(bound),如果最佳目标边界移动非常缓慢(或根本没有)。
接下来我们加入参数,先取 MIPFocus = 1,更注重快速找到可行解:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("MIPFocus", 1)
model.optimize()运行结果如下:
Using license file C:\Users\xuluz\gurobi.lic
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter MIPFocus to 1
   Prev: 0  Min: 0  Max: 3  Default: 0
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.08s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   55          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   51          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   68          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   68          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  326.81008    0   91          -  326.81008      -     -    0s
     0     0  327.87089    0   92          -  327.87089      -     -    0s
     0     0  327.87089    0   92          -  327.87089      -     -    0s
     0     0  336.38464    0   90          -  336.38464      -     -    0s
     0     0  339.02500    0   79          -  339.02500      -     -    0s
     0     0  339.74664    0  103          -  339.74664      -     -    0s
     0     0  339.74664    0  103          -  339.74664      -     -    0s
     0     0  351.84850    0   94          -  351.84850      -     -    1s
H    0     0                     728.3000000  351.90000  51.7%     -    4s
H    0     0                     674.1000000  351.90000  47.8%     -    4s
     0     2  351.90000    0   89  674.10000  351.90000  47.8%     -    4s
    11    16  375.44052    4   82  674.10000  352.99854  47.6%   102    5s
H   31    36                     609.6000000  352.99854  42.1%  83.3    5s
H   34    36                     541.0000000  352.99854  34.8%  83.4    5s
H   67    59                     506.9000000  352.99854  30.4%  65.0    5s
H   68    59                     476.6000000  352.99854  25.9%  64.2    5s
H  110    73                     467.9000000  352.99854  24.6%  49.7    5s
H  146    93                     452.8000000  353.49470  21.9%  46.3    5s
H  148    93                     450.3000000  353.49470  21.5%  45.9    5s
H  187   129                     433.2000000  353.49470  18.4%  43.2    6s
H  215   141                     427.5000000  353.49470  17.3%  43.5    6s
H  265   155                     424.9000000  356.20454  16.2%  42.8    7s
H  340   198                     418.1000000  356.25462  14.8%  42.9    7s
H  418   221                     409.7000000  356.32544  13.0%  44.5    7s
  1500   676  379.49853   10   41  409.70000  361.93614  11.7%  43.1   10s
  3020   882  369.59724   33   98  409.70000  362.88443  11.4%  43.4   15s
  5048  1021 infeasible   34       409.70000  376.05157  8.21%  44.3   20s
  8147  1986  403.54507   48   65  409.70000  381.00849  7.00%  44.2   25s
11479  2869  404.56389   35   41  409.70000  383.18182  6.47%  44.0   30s
15696  3644 infeasible   38       409.70000  386.29375  5.71%  43.5   36s
18587  4046     cutoff   57       409.70000  388.31940  5.22%  42.9   40s
23618  4640  405.44765   44   57  409.70000  390.75254  4.62%  41.9   45s
26207  5028     cutoff   48       409.70000  391.80702  4.37%  41.3   50s
29893  5354  394.57034   49   75  409.70000  393.04075  4.07%  40.8   55s
34569  5516     cutoff   30       409.70000  394.67274  3.67%  40.1   60s
36856  5455  401.18344   49   56  409.70000  395.54757  3.45%  39.8   66s
39249  5444 infeasible   59       409.70000  396.32941  3.26%  39.5   70s
44637  5039  401.18362   40   75  409.70000  398.00000  2.86%  38.8   75s
49999  4280  401.65332   49   67  409.70000  399.62280  2.46%  38.0   80s
52955  3530     cutoff   63       409.70000  400.70717  2.19%  37.5   85s
59530   508     cutoff   45       409.70000  404.24587  1.33%  36.3   90s

Cutting planes:
  Learned: 3
  Gomory: 2
  Cover: 7
  Implied bound: 13
  Clique: 7
  MIR: 10
  StrongCG: 8
  Flow cover: 38
  Inf proof: 3
  Zero half: 27
  RLT: 140
  Relax-and-lift: 4

Explored 61203 nodes (2191495 simplex iterations) in 90.81 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 10: 409.7 418.1 424.9 ... 506.9

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%该求解过程用了 4s 找到初始可行解,共用了 90.81s 探索了 61203 个节点后找到了最优解。
可以发现在这个测试模型中使用 MIPFocus = 1 参数值后,可行解的求解速度不升反降,这也说明启发式参数未必都能在任何情况下都实现预期的效果,需要探索和经验。
再取 MIPFocus = 2,这个参数取值更注重证明最优性:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("MIPFocus", 2)
model.optimize()运行结果如下:求解器使用了 2s 找到第一个可行整数解,此时 Gap 为 27.6%。在 49.38s 找到最优解。
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.03 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter MIPFocus to 2
   Prev: 0  Min: 0  Max: 3  Default: 0
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.12s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 17138 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)
Presolve removed 5 rows and 0 columns
Presolved: 1178 rows, 1519 columns, 16940 nonzeros


Root relaxation: objective 2.871000e+02, 452 iterations, 0.06 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   36          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  288.85996    0   75          -  288.85996      -     -    0s
     0     0  297.37522    0   68          -  297.37522      -     -    0s
     0     0  310.32413    0  103          -  310.32413      -     -    0s
     0     0  310.32413    0  103          -  310.32413      -     -    0s
     0     0  334.24463    0   95          -  334.24463      -     -    1s
     0     0  337.42636    0   91          -  337.42636      -     -    1s
     0     0  341.02966    0  106          -  341.02966      -     -    1s
     0     0  341.03147    0   85          -  341.03147      -     -    1s
     0     0  343.33133    0  115          -  343.33133      -     -    1s
     0     0  345.49622    0  115          -  345.49622      -     -    1s
     0     0  345.70350    0  103          -  345.70350      -     -    1s
     0     0  355.47619    0   84          -  355.47619      -     -    1s
     0     0  355.47619    0   84          -  355.47619      -     -    1s
H    0     0                     491.0000000  355.47619  27.6%     -    2s
     0     0  357.06781    0   97  491.00000  357.06781  27.3%     -    2s
     0     0  358.00000    0   93  491.00000  358.00000  27.1%     -    2s
     0     0  358.00000    0   89  491.00000  358.00000  27.1%     -    2s
     0     0  358.00000    0   79  491.00000  358.00000  27.1%     -    2s
H    0     0                     464.4000000  358.00000  22.9%     -    3s
     0     0  358.03600    0  118  464.40000  358.03600  22.9%     -    3s
     0     0  358.03600    0  118  464.40000  358.03600  22.9%     -    3s
     0     0  358.12398    0  117  464.40000  358.12398  22.9%     -    3s
     0     0  358.12398    0  117  464.40000  358.12398  22.9%     -    3s
     0     2  359.17920    0  117  464.40000  359.17920  22.7%     -    4s
H   35    37                     443.9000000  359.17920  19.1%  51.6    4s
H   64    69                     429.3000000  359.17920  16.3%  49.6    4s
    91    97  363.56589   20   83  429.30000  359.17920  16.3%  46.3    5s
H  127   116                     419.6000000  359.17920  14.4%  42.3    5s
H  157   144                     416.2000000  359.17920  13.7%  41.5    5s
  1083   706  390.32458  101   37  416.20000  362.24340  13.0%  33.7   10s
  1099   717  399.43458   50   90  416.20000  362.24340  13.0%  33.2   15s
  1945   833     cutoff   38       416.20000  364.76614  12.4%  35.9   20s
H 2880  1020                     411.0000000  365.79614  11.0%  34.3   22s
  4236  1785  400.01845   31   79  411.00000  376.77761  8.33%  33.7   25s
  7139  3140  408.60763  100  105  411.00000  382.92742  6.83%  33.8   30s
  9808  3821  407.68257   77   92  411.00000  387.47153  5.72%  34.9   35s
*10397  3819              34     409.7000000  388.20340  5.25%  34.9   35s
13496  3805  403.66281   34   62  409.70000  392.68727  4.15%  35.3   40s
16983  3258     cutoff   41       409.70000  396.55750  3.21%  35.1   45s

Cutting planes:
  Gomory: 13
  Cover: 32
  Implied bound: 20
  Projected implied bound: 1
  Clique: 6
  MIR: 7
  StrongCG: 20
  Flow cover: 40
  Zero half: 55
  Mod-K: 1
  RLT: 129
  Relax-and-lift: 3

Explored 23329 nodes (782255 simplex iterations) in 49.38 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 8: 409.7 411 416.2 ... 491

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%MIPFocus = 3 的情况留给读者朋友们自行测试。
实验2:使用 Heuristics 参数

Heuristics 主要启发式参数介绍

Heuristics 参数的含义是我们在求解过程中花在启发式上的大致时间占比。



图6-Heuristics 主要启发式参数


  • 默认值 = 0.05,即约 5% 的算法使用启发式;
  • > 0.05,意味着更激进地使用启发式,最大值为1;
  • < 0.05,意味着更少地使用启式;
  • = 0 表示几乎不使用启发式。
我们首先取 Heuristics = 0,即不使用数学启发式:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("Heuristics", 0)
model.optimize()求解日志如下: 发现设定后,除了找初始可行解以外,均无 H 标识,即未用到启发式算法。共使用了 49.27s 得到最优解。
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.03 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter Heuristics to 0.0
   Prev: 0.05  Min: 0.0  Max: 1.0  Default: 0.05
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.08s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    0s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    0s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    0s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    0s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    0s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    0s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    0s
H    0     0                     461.2000000  356.60000  22.7%     -    1s
     0     0  357.53333    0   61  461.20000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.53333    0   59  461.20000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.77309    0  118  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     0  357.77309    0  109  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     2  357.77309    0  109  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
  1076   947  406.28774   23   94  461.20000  359.79903  22.0%  30.3    5s
  1274  1080  407.78894   22   58  461.20000  366.62105  20.5%  36.5   10s
* 3113  1764              71     457.3000000  366.62105  19.8%  39.6   13s
* 4218  1924              51     433.5000000  366.62105  15.4%  38.0   14s
  4796  2439  425.64721  141   79  433.50000  366.62105  15.4%  37.1   15s
  9567  5481  403.75695   60   88  433.50000  374.55641  13.6%  40.1   20s
14170  8497  397.27875   42   59  433.50000  379.17515  12.5%  39.8   25s
*15815  5659              41     413.0000000  380.40000  7.89%  39.8   26s
18600  6429  406.02711   51   85  413.00000  383.27755  7.20%  40.7   30s
23597  7234  408.83624   32   58  413.00000  388.20832  6.00%  42.6   35s
*27133  6708              34     411.0000000  391.92714  4.64%  43.5   39s
27723  6637     cutoff   24       411.00000  392.70173  4.45%  43.6   40s
*28869  6136              46     409.7000000  393.43971  3.97%  43.9   41s
32747  4501     cutoff   27       409.70000  398.71111  2.68%  44.1   45s

Cutting planes:
  Gomory: 11
  Cover: 78
  Implied bound: 37
  Projected implied bound: 2
  Clique: 5
  MIR: 8
  Flow cover: 32
  Inf proof: 1
  Zero half: 9
  Mod-K: 4
  RLT: 113
  Relax-and-lift: 1

Explored 39241 nodes (1630810 simplex iterations) in 49.27 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 6: 409.7 411 413 ... 461.2

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%接下来我们设 Heuristics = 0.5:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("Heuristics", 0.5)
model.optimize()日志如下:使用了更多的启发式算法来得到可行解,一共耗时 108.29s。
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.03 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter Heuristics to 0.5
   Prev: 0.05  Min: 0.0  Max: 1.0  Default: 0.05
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.12s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    1s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    1s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   61          -  357.53333      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   59          -  357.53333      -     -    1s
     0     0  357.63085    0  109          -  357.63085      -     -    1s
     0     0  357.63085    0  109          -  357.63085      -     -    1s
     0     0  357.77309    0  118          -  357.77309      -     -    1s
H    0     0                     461.2000000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     0  357.77309    0  113  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     2  357.81724    0  109  461.20000  357.81724  22.4%     -    1s
H   31    40                     448.7000000  357.95556  20.2%  74.5    2s
H   78    84                     444.6000000  357.95556  19.5%  48.3    2s
H  156   150                     419.4000000  357.95556  14.7%  38.9    2s
H  188   185                     409.7000000  357.95556  12.6%  36.8    2s
   550   504  382.67153  110   90  409.70000  357.95556  12.6%  27.2    5s
  1100   939  401.13470  202  125  409.70000  362.69583  11.5%  26.3   10s
  1252   973 infeasible   22       409.70000  363.41829  11.3%  34.9   15s
  1457  1003  372.18694   31   97  409.70000  363.41829  11.3%  38.2   20s
  2234  1186  380.16481   51  139  409.70000  363.41829  11.3%  40.5   25s
  3120  1318  392.96082   79  113  409.70000  363.41829  11.3%  40.1   31s
  3845  1374  371.02073   35  135  409.70000  363.43804  11.3%  40.6   35s
  5898  2422  394.76560  102  121  409.70000  376.25829  8.16%  39.7   40s
  6684  2718  397.01624   40   75  409.70000  381.15009  6.97%  40.2   47s
  8035  3185  402.99344   57   71  409.70000  383.41584  6.42%  40.2   50s
  8952  3490  394.50306   60  104  409.70000  385.03628  6.02%  40.8   55s
10880  3830  399.49653   25   81  409.70000  387.57519  5.40%  40.4   60s
12297  3984  397.11425   43   50  409.70000  389.35493  4.97%  40.3   65s
13535  3918  408.66372   44   63  409.70000  391.43134  4.46%  40.7   70s
13734  3887  398.17993   29   65  409.70000  391.78729  4.37%  40.7   78s
14449  3780  401.63961   48   80  409.70000  392.03954  4.31%  40.7   81s
16230  3688     cutoff   76       409.70000  394.33623  3.75%  40.8   85s
17675  3257  406.66117   45   45  409.70000  396.31795  3.27%  40.7   92s
19804  2023     cutoff   82       409.70000  399.16605  2.57%  40.5   96s
20635  1608     cutoff   76       409.70000  400.37732  2.28%  40.3  102s
22052   587     cutoff   49       409.70000  403.15964  1.60%  39.6  105s

Cutting planes:
  Gomory: 14
  Cover: 35
  Implied bound: 18
  Clique: 6
  MIR: 11
  StrongCG: 3
  Flow cover: 32
  Inf proof: 1
  Zero half: 13
  RLT: 123
  Relax-and-lift: 8

Explored 23061 nodes (894681 simplex iterations) in 108.29 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 5: 409.7 419.4 444.6 ... 461.2

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%
model.optimize()
model.optimize()最后我们设到最最大值 Heuristics = 1:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("Heuristics", 1)
model.optimize()日志如下:求解过程中几乎都是靠以 H 标识的启发式算法得到的可行整数解,没有 * ,说明的确非常激进地使用了启发式算法。但是整个求解过程使用了 142.53s(2m 23s),是目前用时最久的,初始可行解求解得也慢和差。可见过于激进的启发式算法可能反而会降低求解效率。
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter Heuristics to 1.0
   Prev: 0.05  Min: 0.0  Max: 1.0  Default: 0.05
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.09s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    1s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   61          -  357.53333      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   59          -  357.53333      -     -    1s
     0     0  357.63085    0  109          -  357.63085      -     -    1s
     0     0  357.63085    0  109          -  357.63085      -     -    1s
     0     0  357.77309    0  118          -  357.77309      -     -    1s
     0     0  357.77309    0  113          -  357.77309      -     -    1s
H    0     0                     728.3000000  357.81724  50.9%     -   18s
     0     2  357.81724    0  113  728.30000  357.81724  50.9%     -   18s
H   35    40                     686.2000000  358.10136  47.8%  53.7   18s
H   37    40                     674.1000000  358.10136  46.9%  52.6   18s
H   67    72                     652.9000000  358.10136  45.2%  56.1   18s
H   70    72                     561.8000000  358.10136  36.3%  54.8   18s
H   99   102                     533.0000000  358.10136  32.8%  48.3   19s
H  131   133                     516.7000000  358.10136  30.7%  45.6   19s
H  132   133                     478.4000000  358.10136  25.1%  45.3   19s
H  161   161                     460.2000000  358.10136  22.2%  41.5   19s
   196   183  366.05430   48   77  460.20000  358.10136  22.2%  38.8   20s
H  197   183                     452.1000000  358.10136  20.8%  38.6   20s
H  233   213                     444.3000000  358.10136  19.4%  38.2   20s
H  267   241                     435.3000000  358.10136  17.7%  40.0   20s
H  276   235                     418.2000000  358.10136  14.4%  40.6   20s
   657   508  396.33508  132   86  418.20000  358.10136  14.4%  33.3   26s
   939   707  377.47089   34   64  418.20000  361.31795  13.6%  32.6   30s
  1059   758  362.42000   13   88  418.20000  362.42000  13.3%  35.0   35s
  1295   846  364.11532   27   74  418.20000  362.42000  13.3%  39.2   40s
  1455   897  367.50000   33   49  418.20000  362.42000  13.3%  39.5   45s
H 1456   858                     416.9000000  362.42000  13.1%  39.5   45s
  1683   912  373.13009   41   81  416.90000  362.42000  13.1%  39.4   50s
  1993   987  366.69790   31  115  416.90000  363.36190  12.8%  40.1   55s
  2216  1000  371.34337   40  117  416.90000  363.36190  12.8%  39.6   60s
  2566  1158  393.18949   64   95  416.90000  363.36190  12.8%  39.4   65s
H 2802  1075                     414.9000000  368.97514  11.1%  39.3   68s
  3021  1064  397.10591   32   71  414.90000  368.97514  11.1%  39.7   70s
H 3426  1158                     409.7000000  372.06969  9.18%  39.9   73s
  3457  1241  395.30163   57   85  409.70000  372.76167  9.02%  40.0   75s
  3927  1401  395.64859   24   82  409.70000  373.48030  8.84%  39.5   80s
  4412  1537  384.50904   31   80  409.70000  375.44238  8.36%  39.4   86s
  4695  1695  387.65449   27   55  409.70000  376.24611  8.17%  39.3   90s
  5312  1940  394.03866   39   67  409.70000  378.70566  7.57%  39.5   95s
  5799  2074  403.96750   61   62  409.70000  378.96330  7.50%  39.6  100s
  6708  2194  403.39437   66   88  409.70000  380.76193  7.06%  39.7  105s
  7445  2320     cutoff   75       409.70000  383.77400  6.33%  40.6  110s
  8421  2386     cutoff   36       409.70000  385.97199  5.79%  40.7  115s
  9416  2331     cutoff   57       409.70000  387.73420  5.36%  40.8  120s
10206  2259     cutoff   60       409.70000  389.86965  4.84%  41.3  125s
12214  1842     cutoff   39       409.70000  394.30935  3.76%  40.9  131s
13649   952     cutoff   65       409.70000  398.23380  2.80%  40.3  135s
15154   328     cutoff   31       409.70000  400.56210  2.23%  39.1  140s

Cutting planes:
  Gomory: 6
  Cover: 48
  Implied bound: 31
  Projected implied bound: 1
  Clique: 5
  MIR: 13
  StrongCG: 2
  Flow cover: 24
  Inf proof: 1
  Zero half: 4
  Mod-K: 3
  RLT: 107
  Relax-and-lift: 10

Explored 15713 nodes (604416 simplex iterations) in 142.53 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 10: 409.7 414.9 416.9 ... 516.7

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%实验3:使用 ZeroObjNodes 参数

ZeroObjNodes:去目标启发式参数介绍(Zero objective heuristic)

通过该参数可以调整去目标启发式中要探索的节点数。请注意,这个启发式只在 MIP 问题的 Root 根节点使用,而且只在其他根启发式没有找到可行的解决方案时应用。



图7-ZeroObjNodes 参数

注意:应用这个启发式的代价很高,而且通常会产生质量很差的解。一般来说,只有在其他方法,包括用默认设置探索树,不能产生可行的解决方案时,才使用它。
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("ZeroObjNodes",100)
model.optimize()求解过程如下,总耗时 38.45s:
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter ZeroObjNodes to 100
   Prev: -1  Min: -1  Max: 2000000000  Default: -1
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.07s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    0s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    0s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   61          -  357.53333      -     -    1s
H    0     0                     461.2000000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.53333    0   59  461.20000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.77309    0  118  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     0  357.77309    0  109  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     2  357.81724    0  109  461.20000  357.81724  22.4%     -    1s
H   33    40                     453.1000000  358.10075  21.0%  51.6    1s
H  111   104                     449.3000000  358.10075  20.3%  37.8    1s
H  111   104                     448.4000000  358.10075  20.1%  37.8    1s
H  139   147                     439.2000000  358.10075  18.5%  35.6    2s
H  185   185                     429.5000000  358.10075  16.6%  31.2    2s
H  221   219                     421.8000000  358.10075  15.1%  28.9    2s
H  409   350                     418.4000000  358.10075  14.4%  28.7    2s
  1055   770  402.87441   11   46  418.40000  361.05189  13.7%  28.4    5s
  1084   791  365.45524   15  111  418.40000  365.45524  12.7%  31.6   10s
  3379  1505  378.98296   49  120  418.40000  372.24037  11.0%  40.9   15s
  6248  2708  391.75197   43   77  418.40000  378.91004  9.44%  42.0   20s
  7949  3345  397.66128   55   80  418.40000  381.79796  8.75%  43.1   25s
*12715  4168              44     414.9000000  388.34862  6.40%  44.0   29s
12722  4277     cutoff   59       414.90000  388.36514  6.40%  44.0   30s
*12785  3950              44     412.3000000  388.36514  5.81%  44.1   30s
*13527  3546              57     409.7000000  389.04944  5.04%  44.3   31s
17011  2483 infeasible   58       409.70000  396.50284  3.22%  45.2   35s

Cutting planes:
  Gomory: 8
  Cover: 46
  Implied bound: 25
  Clique: 7
  MIR: 14
  StrongCG: 8
  Flow cover: 45
  Inf proof: 2
  Zero half: 10
  RLT: 121
  Relax-and-lift: 7

Explored 21289 nodes (910378 simplex iterations) in 38.45 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 10: 409.7 412.3 414.9 ... 453.1

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%实验4:使用 PumpPasses 参数

PumpPasses:泵式缩减启发式(Feasibility pump heuristic)

这个参数定义了通过泵式缩减启发式的次数,与上面的去目标启发式很类似,在 Gurobi 求解中也是应用在根结点,用于快速找到整数可行解。



图8- PumpPasses 参数

model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("PumpPasses",1000)
model.optimize()求解过程如下,总耗时 42.45s:
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter PumpPasses to 100
   Prev: -1  Min: -1  Max: 2000000000  Default: -1
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.07s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   61          -  357.53333      -     -    1s
H    0     0                     461.2000000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.53333    0   59  461.20000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.77309    0  118  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     0  357.77309    0  109  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
Feasibility pump: pass 1, min int violation 7.189, total elapsed time 2s
Feasibility pump: no solution found in 39 passes
     0     2  357.81724    0  109  461.20000  357.81724  22.4%     -    2s
H   33    40                     453.1000000  358.10075  21.0%  51.6    2s
H  111   104                     449.3000000  358.10075  20.3%  37.8    2s
H  111   104                     448.4000000  358.10075  20.1%  37.8    2s
H  139   147                     439.2000000  358.10075  18.5%  35.6    2s
H  184   178                     428.1000000  358.10075  16.4%  31.2    3s
H  218   211                     418.4000000  358.10075  14.4%  28.8    3s
  1046   859  416.57254   57  109  418.40000  359.73731  14.0%  23.1    5s
  1076   879  372.62523   70  111  418.40000  366.77494  12.3%  22.4   10s
  2158  1153  373.89471   49   76  418.40000  366.77494  12.3%  35.0   15s
  5089  2285  388.67922   49   70  418.40000  380.75357  9.00%  36.7   20s
  7423  3191  403.96801   73   72  418.40000  384.30284  8.15%  38.0   25s
12711  4775     cutoff   49       418.40000  390.24377  6.73%  39.0   30s
*14186  4684              63     413.0000000  391.43259  5.22%  39.2   33s
15712  4743  402.70422   36  102  413.00000  393.72555  4.67%  39.5   35s
*17491  4308              87     411.0000000  395.39355  3.80%  39.7   37s
19955  3326     cutoff   45       411.00000  399.47069  2.81%  39.6   40s
*20477  2986              66     409.7000000  399.55950  2.48%  39.5   40s

Cutting planes:
  Gomory: 9
  Cover: 60
  Implied bound: 26
  Projected implied bound: 2
  Clique: 6
  MIR: 24
  StrongCG: 1
  Flow cover: 26
  Inf proof: 1
  Zero half: 6
  Mod-K: 1
  RLT: 112
  Relax-and-lift: 4

Explored 24379 nodes (902690 simplex iterations) in 42.45 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 10: 409.7 411 413 ... 461.2

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%实验5:使用 RINS 参数

RINS:松弛诱导邻域搜索启发式(RINS heuristic)

通过这个参数可以调整 RINS 启发式的频率。增加 RINS 启发式的频率,可以将MIP搜索的重点从证明最优性转移到寻找良好的可行方案上。但建议在试验这个参数之前,先试试 MIPFocus、ImproveStartGap 或 ImproveStartTime 参数。



图9- RINS 参数


  • 默认值 = -1:自动选择;
  • = 0:关闭RINS;
  • = n:在 MIP 搜索树的每 n 个节点应用 RINS。
我们先尝试 RINS = 1000:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("RINS",1000)
model.optimize()求解过程日志如下,求解时间 37.96s:
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter RINS to 1000
   Prev: -1  Min: -1  Max: 2000000000  Default: -1
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.07s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    0s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   61          -  357.53333      -     -    1s
H    0     0                     461.2000000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.53333    0   59  461.20000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.77309    0  118  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     0  357.77309    0  109  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     2  357.81724    0  109  461.20000  357.81724  22.4%     -    1s
H    1     4                     448.7000000  357.81724  20.3%  23.0    1s
H   67    72                     439.0000000  358.10075  18.4%  43.0    1s
H  113   107                     429.8000000  358.10075  16.7%  40.0    2s
H  138   145                     425.7000000  358.10075  15.9%  37.0    2s
H  231   222                     422.3000000  358.10075  15.2%  30.9    3s
H  453   366                     409.7000000  358.10075  12.6%  28.1    3s
  1034   782  399.49074   36  109  409.70000  360.27309  12.1%  27.6    5s
  1065   803  394.38596   19   80  409.70000  367.57278  10.3%  26.8   10s
  2171   945  400.26688   51   65  409.70000  367.57278  10.3%  41.4   15s
  5365  1603     cutoff   56       409.70000  384.06741  6.26%  42.8   20s
  9294  2714  406.93497   46   41  409.70000  390.00000  4.81%  42.0   25s
10773  2889  399.11126   53   45  409.70000  391.84389  4.36%  42.0   30s
15487  2118  406.12712   44   25  409.70000  397.51258  2.97%  41.8   35s

Cutting planes:
  Gomory: 21
  Cover: 44
  Implied bound: 28
  Projected implied bound: 1
  Clique: 8
  MIR: 12
  StrongCG: 8
  Flow cover: 34
  Inf proof: 2
  Zero half: 9
  RLT: 140
  Relax-and-lift: 8

Explored 19744 nodes (781978 simplex iterations) in 37.96 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 7: 409.7 422.3 425.7 ... 461.2

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%最后我们再尝试关闭 RINS:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("RINS",0)
model.optimize()运行结果如下:发现对于这个测试用例,不打开 RINS 求解也是很快,仅用了 33.88s。
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter RINS to 0
   Prev: -1  Min: -1  Max: 2000000000  Default: -1
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.10s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    0s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   61          -  357.53333      -     -    1s
H    0     0                     461.2000000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.53333    0   59  461.20000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.77309    0  118  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     0  357.77309    0  113  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     2  357.77309    0  113  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
  1043   894  434.74922   48   91  461.20000  358.53227  22.3%  30.3    5s
* 2333  1399              30     448.6000000  362.00467  19.3%  39.2    9s
  2777  1612  388.80519   28   49  448.60000  363.84440  18.9%  40.5   10s
* 4063  2090              35     439.4000000  367.40997  16.4%  40.6   11s
  5301  3072  421.37952   35   74  439.40000  370.94065  15.6%  39.9   15s
H 5966  3154                     432.6000000  372.36928  13.9%  39.8   15s
* 8376  4775              45     432.0000000  377.74554  12.6%  40.3   18s
10011  5853  417.64539   41   71  432.00000  379.26612  12.2%  39.5   20s
*11395  3611              28     412.3000000  380.29818  7.76%  39.4   21s
*12097  3214              43     409.7000000  381.96807  6.77%  39.7   22s
14659  3598 infeasible   44       409.70000  386.99833  5.54%  40.4   25s
20021  3031     cutoff   42       409.70000  396.28047  3.28%  41.1   30s

Cutting planes:
  Gomory: 11
  Cover: 59
  Implied bound: 30
  Projected implied bound: 3
  Clique: 9
  MIR: 21
  StrongCG: 2
  Flow cover: 53
  Zero half: 10
  RLT: 132
  Relax-and-lift: 2

Explored 25489 nodes (998017 simplex iterations) in 33.88 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 7: 409.7 412.3 432 ... 461.2

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%实验6:使用 SubMIPNodes 参数

SubMIPNodes:参数介绍

限制基于MIP的启发式方法(如RINS)所探索的节点数量,可以和 RINS 等方法的参数组合使用。探索更多的节点可以产生更好的解,但通常需要更长的时间。



图10- SubMIPNodes 参数

首先,我们尝试设置 SubMIPNodes = 0,即不允许启发式方法探索节点:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("SubMIPNodes",0)
model.optimize()日志结果如下,总耗时 43.10s:
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter SubMIPNodes to 0
   Prev: 500  Min: 0  Max: 2000000000  Default: 500
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.07s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    0s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    0s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    0s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   61          -  357.53333      -     -    1s
H    0     0                     461.2000000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.53333    0   59  461.20000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.77309    0  118  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     0  357.77309    0  109  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     2  357.81724    0  109  461.20000  357.81724  22.4%     -    1s
H   74    79                     448.7000000  358.10075  20.2%  42.6    1s
H  898   850                     444.6000000  358.10815  19.5%  24.1    3s
H  989   863                     440.5000000  359.60556  18.4%  23.9    3s
  1046   906  402.21270   15   60  440.50000  359.60556  18.4%  24.1    5s
H 1050   863                     427.9000000  359.60556  16.0%  24.0    5s
  1262   929  360.69620   21  102  427.90000  360.69620  15.7%  30.3   10s
  4088  1981  412.14870   70   53  427.90000  372.62951  12.9%  35.7   15s
  7693  4214     cutoff   52       427.90000  379.51544  11.3%  36.3   20s
* 8925  4820              58     427.1000000  380.60382  10.9%  36.5   21s
12083  6605  426.21735  110   63  427.10000  384.14410  10.1%  37.1   25s
*16159  7079              85     417.3000000  387.30672  7.19%  37.7   29s
16746  7174  414.12607   62   44  417.30000  387.44791  7.15%  37.7   30s
H19527  6664                     414.3000000  390.69481  5.70%  38.7   32s
21627  6915  407.88216   87   59  414.30000  393.59984  5.00%  39.3   35s
*23820  5727              65     411.0000000  395.47896  3.78%  39.5   37s
*24970  4965              98     409.7000000  396.60267  3.20%  39.6   38s
26937  3724     cutoff   59       409.70000  400.30203  2.29%  39.5   40s

Cutting planes:
  Gomory: 9
  Cover: 68
  Implied bound: 28
  Projected implied bound: 1
  Clique: 5
  MIR: 15
  StrongCG: 1
  Flow cover: 46
  Inf proof: 1
  Zero half: 10
  Mod-K: 3
  RLT: 103

Explored 32039 nodes (1192216 simplex iterations) in 43.10 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 10: 409.7 411 414.3 ... 461.2

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%接下来我们尝试将该参数值调到最大:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("SubMIPNodes",2000000000)
model.optimize()运行结果如下,共  45.70s,性能上差异不大:
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter SubMIPNodes to 2000000000
   Prev: 500  Min: 0  Max: 2000000000  Default: 500
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.07s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   61          -  357.53333      -     -    1s
H    0     0                     461.2000000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.53333    0   59  461.20000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.63085    0  109  461.20000  357.63085  22.5%     -    1s
     0     0  357.77309    0  118  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     0  357.77309    0  109  461.20000  357.77309  22.4%     -    1s
     0     2  357.81724    0  109  461.20000  357.81724  22.4%     -    1s
H   33    40                     453.1000000  358.10075  21.0%  51.6    1s
H  111   104                     449.3000000  358.10075  20.3%  37.8    1s
H  111   104                     448.4000000  358.10075  20.1%  37.8    1s
H  139   147                     439.2000000  358.10075  18.5%  35.6    2s
H  184   186                     429.5000000  358.10075  16.6%  31.2    2s
H  219   216                     426.1000000  358.10075  16.0%  28.9    2s
H  313   300                     418.4000000  358.10075  14.4%  24.4    2s
  1087   824  400.46989   26  114  418.40000  360.47759  13.8%  25.7    5s
  1110   839  381.55491   73  104  418.40000  370.16148  11.5%  25.1   10s
H 1223   843                     409.7000000  370.16148  9.65%  32.2   12s
  2508  1046     cutoff   32       409.70000  371.52360  9.32%  38.7   15s
  5237  2287 infeasible   43       409.70000  380.85210  7.04%  39.4   20s
  6871  2666  401.35740   41   65  409.70000  383.70824  6.34%  39.9   27s
  9272  3429     cutoff   57       409.70000  386.66684  5.62%  39.7   30s
13584  4072  408.74545   60   49  409.70000  391.47194  4.45%  40.1   35s
17742  3670 infeasible   35       409.70000  395.82742  3.39%  40.2   40s
23102   997     cutoff   84       409.70000  401.95271  1.89%  39.3   45s

Cutting planes:
  Gomory: 15
  Cover: 61
  Implied bound: 30
  Projected implied bound: 1
  Clique: 5
  MIR: 19
  Flow cover: 12
  Inf proof: 1
  Zero half: 6
  Mod-K: 5
  RLT: 116
  Relax-and-lift: 2

Explored 25105 nodes (950444 simplex iterations) in 45.70 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 9: 409.7 418.4 426.1 ... 461.2

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%实验7:使用 MinRelNodes, NoRelHeurTime, NoRelHeurWork 参数

节点松弛启发式(Node relaxation heuristic)参数介绍

下面的三个参数可以同时使用,都是控制节点松弛启发式(NoRel):

  • MinRelNodes:最小松弛启发式(Minimum relaxation heuristic)
这个参数定义了在最小松弛启发式中要探索的节点数。请注意,这个启发式也只在 MIP 的根节点应用,而且只在其他根启发式没有找到可行的解决方案时才用。




图11- MinRelNodes参数



图12- NoRelHeurTime参数


  • NoRelHeurTime:节点松弛启发式的运行时间
这个参数限制 NoRel 启发式花费的时间(秒)。这个启发式是在解决根松弛之前搜索高质量的可行方案。在根松弛特别昂贵的模型上,它可能相当有用。
注意这个参数将引入非确定性 —— 不同的运行可能采取不同的路径。使用 NoRelHeurWork 参数可以得到确定性的结果。
这个参数中使用的工作度量很难精确定义。一个单位大约对应于一秒钟,但这取决于机器、核心数,在某些情况下还取决于模型。可能需要进行试验,为你的模型找到一个好的参数设置。



图13-NoRelHeurWork 参数

下面我们设定了一组参数:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("MinRelNodes",100)
model.setParam("NoRelHeurTime",20)
model.setParam("NoRelHeurWork",20)
model.optimize()优化过程和结果如下,总耗时 59.33s,期间使用了 NoRel heuristic 节点松弛启发式:
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter MinRelNodes to 100
   Prev: -1  Min: -1  Max: 2000000000  Default: -1
Changed value of parameter NoRelHeurTime to 20.0
   Prev: 0.0  Min: 0.0  Max: inf  Default: 0.0
Changed value of parameter NoRelHeurWork to 20.0
   Prev: 0.0  Min: 0.0  Max: inf  Default: 0.0
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.09s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)
Starting NoRel heuristic
Found phase-1 solution: relaxation 116.2
Found phase-1 solution: relaxation 107.5
Found phase-1 solution: relaxation 104.5
Found phase-1 solution: relaxation 14
Found phase-1 solution: relaxation 11
Found phase-1 solution: relaxation 8
Found phase-1 solution: relaxation 7
Found phase-1 solution: relaxation 6
Found phase-1 solution: relaxation 4
Found phase-1 solution: relaxation 2
Found phase-1 solution: relaxation 1
Found phase-1 solution: relaxation 2.84217e-14
Found heuristic solution: objective 596.5000000
Transition to phase 2
Found heuristic solution: objective 590.6000000
Found heuristic solution: objective 583.2000000
Found heuristic solution: objective 577.3000000
Found heuristic solution: objective 571.1000000
Found heuristic solution: objective 554.1000000
Found heuristic solution: objective 547.9000000
Found heuristic solution: objective 515.3000000
Found heuristic solution: objective 497.0000000
Found heuristic solution: objective 481.6000000
Found heuristic solution: objective 451.3000000
Found heuristic solution: objective 441.6000000
Found heuristic solution: objective 439.1000000
Found heuristic solution: objective 426.9000000
Found heuristic solution: objective 418.5000000
Elapsed time for NoRel heuristic: 5s (best bound 287.1)
Found heuristic solution: objective 418.3000000
Elapsed time for NoRel heuristic: 11s (best bound 287.1)
Found heuristic solution: objective 411.7000000
Elapsed time for NoRel heuristic: 17s (best bound 287.1)

Root simplex log...

Iteration    Objective       Primal Inf.    Dual Inf.      Time
       0    0.0000000e+00   5.900000e+01   0.000000e+00     21s
     410    2.8710000e+02   0.000000e+00   0.000000e+00     21s

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.03 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37  411.70000  287.10000  30.3%     -   20s
     0     0  287.10000    0   59  411.70000  287.10000  30.3%     -   20s
     0     0  287.10000    0   58  411.70000  287.10000  30.3%     -   20s
     0     0  315.46053    0   64  411.70000  315.46053  23.4%     -   20s
     0     0  317.00000    0   53  411.70000  317.00000  23.0%     -   20s
     0     0  325.07451    0  100  411.70000  325.07451  21.0%     -   20s
     0     0  339.58000    0   97  411.70000  339.58000  17.5%     -   21s
     0     0  339.58000    0   87  411.70000  339.58000  17.5%     -   21s
     0     0  342.81925    0  111  411.70000  342.81925  16.7%     -   21s
     0     0  344.46400    0  104  411.70000  344.46400  16.3%     -   21s
     0     0  344.46400    0   97  411.70000  344.46400  16.3%     -   21s
     0     0  352.13492    0  100  411.70000  352.13492  14.5%     -   21s
     0     0  352.27994    0  100  411.70000  352.27994  14.4%     -   21s
     0     0  352.27994    0  100  411.70000  352.27994  14.4%     -   21s
     0     0  354.80909    0   99  411.70000  354.80909  13.8%     -   21s
     0     0  355.23303    0  103  411.70000  355.23303  13.7%     -   21s
     0     0  355.24175    0  106  411.70000  355.24175  13.7%     -   21s
     0     0  356.73412    0   97  411.70000  356.73412  13.4%     -   21s
     0     0  356.79709    0  109  411.70000  356.79709  13.3%     -   21s
     0     0  356.79709    0  109  411.70000  356.79709  13.3%     -   21s
     0     0  357.20248    0  122  411.70000  357.20248  13.2%     -   21s
     0     0  357.31707    0  130  411.70000  357.31707  13.2%     -   21s
     0     0  357.45069    0  120  411.70000  357.45069  13.2%     -   21s
     0     0  357.45069    0  120  411.70000  357.45069  13.2%     -   21s
     0     0  357.45069    0  124  411.70000  357.45069  13.2%     -   21s
     0     0  357.45069    0  124  411.70000  357.45069  13.2%     -   21s
     0     0  357.45208    0  114  411.70000  357.45208  13.2%     -   21s
     0     0  357.45208    0  114  411.70000  357.45208  13.2%     -   21s
     0     2  357.53094    0  114  411.70000  357.53094  13.2%     -   22s
   996   850  393.99451   56   83  411.70000  358.72773  12.9%  33.1   25s
  1077   869  384.57811   71   92  411.70000  365.42688  11.2%  31.9   30s
  1108   890  378.57357   16   95  411.70000  374.50583  9.03%  31.0   35s
  1145   916  392.24865   10  158  411.70000  375.82925  8.71%  33.6   40s
  1883  1039  377.28568   48   77  411.70000  375.82925  8.71%  38.2   45s
  4923  1657  401.80816   57   90  411.70000  387.69237  5.83%  39.6   50s
  8030  1994 infeasible   80       411.70000  393.80687  4.35%  39.6   55s
* 8350  1944              67     409.7000000  394.03437  3.82%  39.5   55s

Cutting planes:
  Gomory: 14
  Cover: 28
  Implied bound: 16
  Projected implied bound: 3
  Clique: 3
  MIR: 9
  StrongCG: 8
  Flow cover: 46
  Zero half: 17
  RLT: 114
  Relax-and-lift: 4

Explored 12710 nodes (468602 simplex iterations) in 59.33 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 10: 409.7 411.7 418.3 ... 497

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%实验8:使用 ImproveStartGap, ImproveStartNodes, ImproveStartTime

改进型的启发式参数(Improvement heuristic parameters)

MIP 求解器可以在搜索过程中改变参数设置,以便采用一种放弃移动最佳边界的策略,而将全部精力用于寻找更好的可行方案。有以下三个参数可以进行设置:

  • ImproveStartGap
这个参数允许你指定一个优化 gap%,当求解过程达到了这个 gap% 上,MIP 求解器会切换到一个改进策略。例如,将此参数设置为 0.1 将导致 MIP 求解器在相对最优性差距小于 10% 时切换策略。



图14- ImproveStartGap



图15- ImproveStartGap参数


  • ImproveStartNodes
这个参数允许你指定 MIP 求解器切换到改进策略的节点数。例如,将此参数设置为 10 将导致MIP求解器在节点数大于 10 时切换策略。



图16- ImproveStartNodes


  • ImproveStartTime
这个参数允许你指定 MIP 求解器切换改进策略的时间。例如,将此参数设置为10将导致MIP求解器在开始优化后 10 秒内切换策略。



图17- ImproveStartTime

下面我们设定了一组参数:
model = read("VRPTW_r102_20_5.mps")
model.setParam("ImproveStartGap",10)
model.setParam("ImproveStartNodes",3000)
model.setParam("ImproveStartTime",20)
model.optimize()优化过程和结果如下,期间自动使用了(Heuristics=0.5 and RINS=10) 优化参数。但发现求解速度非常慢,总耗时达到 927.98s(15m 28s):
Read MPS format model from file VRPTW_r102_20_5.mps
Reading time = 0.02 seconds
VRPTW: 1797 rows, 1525 columns, 14416 nonzeros
Changed value of parameter ImproveStartGap to 10.0
   Prev: 0.0  Min: 0.0  Max: inf  Default: 0.0
Changed value of parameter ImproveStartNodes to 3000.0
   Prev: inf  Min: 0.0  Max: inf  Default: inf
Changed value of parameter ImproveStartTime to 20.0
   Prev: inf  Min: 0.0  Max: inf  Default: inf
Gurobi Optimizer version 9.1.0 build v9.1.0rc0 (win64)
Thread count: 4 physical cores, 8 logical processors, using up to 8 threads
Optimize a model with 1797 rows, 1525 columns and 14416 nonzeros
Model fingerprint: 0x4a4bba28
Variable types: 110 continuous, 1415 integer (1415 binary)
Coefficient statistics:
  Matrix range     [1e+00, 3e+02]
  Objective range  [7e+00, 6e+01]
  Bounds range     [1e+00, 2e+02]
  RHS range        [1e+00, 3e+02]
Presolve removed 614 rows and 6 columns
Presolve time: 0.09s
Presolved: 1183 rows, 1519 columns, 16772 nonzeros
Variable types: 100 continuous, 1419 integer (1415 binary)

Root relaxation: objective 2.871000e+02, 410 iterations, 0.02 seconds

    Nodes    |    Current Node    |     Objective Bounds      |     Work
Expl Unexpl |  Obj  Depth IntInf | Incumbent    BestBd   Gap | It/Node Time

     0     0  287.10000    0   37          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   59          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  287.10000    0   64          -  287.10000      -     -    0s
     0     0  304.71668    0   83          -  304.71668      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   82          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  332.21792    0   85          -  332.21792      -     -    0s
     0     0  335.90452    0   80          -  335.90452      -     -    0s
     0     0  337.50589    0   95          -  337.50589      -     -    0s
     0     0  337.52434    0   92          -  337.52434      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  343.62317    0   95          -  343.62317      -     -    0s
     0     0  349.99973    0  105          -  349.99973      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  350.21622    0  108          -  350.21622      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  355.94000    0  114          -  355.94000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   73          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  356.60000    0   98          -  356.60000      -     -    1s
     0     0  357.53333    0   61          -  357.53333      -     -    1s
H    0     0                     461.2000000  357.53333  22.5%     -    1s
     0     0  357.53333    0   59  461.20000  357.53333  22.5%     -    1s

Resetting heuristic parameters to focus on improving solution
(using Heuristics=0.5 and RINS=10)...

H    3     4                     451.5000000  357.85000  20.7%  81.3    1s
H   11    12                     439.0000000  357.85000  18.5%   120    2s
H   13    14                     422.3000000  357.85000  15.3%   108    2s
H   16    17                     409.7000000  357.85000  12.7%  98.1    2s
    72    15  403.86858   12   56  409.70000  357.85000  12.7%  52.4    5s
   115    18     cutoff   17       409.70000  357.85000  12.7%  45.7   10s
   183    30  370.10000    7   50  409.70000  358.05909  12.6%  47.0   15s
   225    41  405.26226   10   54  409.70000  358.31765  12.5%  46.0   20s
   285    55  395.63333   14   20  409.70000  358.31765  12.5%  42.8   25s
   368    77  399.61273   27   16  409.70000  358.31765  12.5%  40.8   30s
   431   100     cutoff   17       409.70000  358.83333  12.4%  42.9   35s
   485   111     cutoff   21       409.70000  358.83333  12.4%  42.2   40s
   561   125  404.95689   34   59  409.70000  358.83333  12.4%  41.7   45s
   634   141  400.04932   16   67  409.70000  359.25000  12.3%  42.9   50s
   725   166  395.39709   21   62  409.70000  359.25000  12.3%  42.6   56s
   771   186  398.97650   25   32  409.70000  359.33028  12.3%  43.6   60s
   863   203  401.00927   20   55  409.70000  359.33028  12.3%  42.4   66s
   922   225  402.04470   26   51  409.70000  359.33028  12.3%  41.7   71s
  1049   253  369.42982   18   65  409.70000  360.78033  11.9%  41.3   75s
  1102   269     cutoff   23       409.70000  360.78033  11.9%  42.3   80s
  1209   298  385.94144   20   87  409.70000  360.78033  11.9%  42.5   86s
  1311   326  388.07853   26   87  409.70000  360.78033  11.9%  42.9   91s
  1407   354     cutoff   38       409.70000  361.07619  11.9%  43.0   97s
  1462   370  394.09537   25   70  409.70000  361.44811  11.8%  42.6  100s
  1610   413  362.05714   25   98  409.70000  362.00000  11.6%  43.6  107s
  1681   433  376.14483   28   88  409.70000  362.00000  11.6%  44.0  110s
  1806   459     cutoff   29       409.70000  362.05714  11.6%  43.7  116s
  1854   463     cutoff   30       409.70000  362.50294  11.5%  43.7  120s
  1984   508  385.38974   33   80  409.70000  363.55625  11.3%  43.4  128s
  2073   519  387.51076   37   67  409.70000  363.55625  11.3%  43.6  133s
  2138   553  369.24570   41  105  409.70000  363.55625  11.3%  43.5  137s
  2230   573 infeasible   56       409.70000  363.81359  11.2%  43.5  142s
  2318   595  393.37500   30   57  409.70000  364.58075  11.0%  43.4  147s
  2426   626 infeasible   34       409.70000  364.74286  11.0%  42.9  152s
  2575   641  401.32573   49   64  409.70000  365.06944  10.9%  42.5  157s
  2682   665 infeasible   47       409.70000  365.85000  10.7%  42.5  163s
  2737   688     cutoff   50       409.70000  367.94375  10.2%  42.8  169s
  2854   706  403.12941   57   41  409.70000  369.75903  9.75%  42.5  176s
  2959   730     cutoff   55       409.70000  369.75903  9.75%  42.2  182s
  3122   742  396.97684    9   99  409.70000  369.77009  9.75%  41.7  186s
  3186   754  369.77009   17  114  409.70000  369.77009  9.75%  42.9  191s
  3230   743  406.01299   18   75  409.70000  369.77009  9.75%  43.1  196s
  3257   734  384.27257   18   88  409.70000  369.77009  9.75%  43.1  200s
  3288   735  369.77009   18   67  409.70000  369.77009  9.75%  43.2  205s
  3354   719  403.40475   21   40  409.70000  369.77009  9.75%  43.5  211s
  3412   719  394.89398   26   99  409.70000  369.77009  9.75%  43.5  216s
  3492   710  405.60354   29   32  409.70000  369.77009  9.75%  43.5  221s
  3532   709  400.94094   28   70  409.70000  369.77009  9.75%  43.5  225s
  3587   708  369.77009   19   78  409.70000  369.77009  9.75%  43.9  230s
  3660   693  407.73068   21   47  409.70000  369.77009  9.75%  44.3  236s
  3795   673  375.38056   23   72  409.70000  369.77009  9.75%  44.7  242s
  3896   668     cutoff   27       409.70000  369.77009  9.75%  44.8  246s
  4004   655  369.77009   25   88  409.70000  369.77009  9.75%  45.0  251s
  4082   661  403.98528   27   26  409.70000  369.77009  9.75%  44.6  255s
  4256   632  398.97533   30   87  409.70000  369.77009  9.75%  44.9  261s
  4362   616     cutoff   38       409.70000  369.77009  9.75%  45.1  266s
  4427   600  405.50000   41   42  409.70000  369.77009  9.75%  45.1  271s
  4474   595  393.22879   28   92  409.70000  369.77009  9.75%  45.1  278s
  4501   617  388.20651   29   94  409.70000  369.77009  9.75%  45.3  281s
  4573   606 infeasible   31       409.70000  369.77009  9.75%  45.3  285s
  4723   577  377.09549   32   67  409.70000  369.77009  9.75%  45.3  292s
  4844   552  403.02258   36   57  409.70000  369.77009  9.75%  45.4  295s
  5043   511  405.84995   39   85  409.70000  369.77009  9.75%  45.6  303s
  5125   507 infeasible   43       409.70000  369.77009  9.75%  45.5  307s
  5225   478  388.63598   36   84  409.70000  369.77009  9.75%  45.5  311s
  5299   488  393.59892   40   85  409.70000  369.77009  9.75%  45.5  316s
  5461   497  400.11808   49   86  409.70000  371.62716  9.29%  45.4  320s
  5524   525     cutoff   37       409.70000  371.62716  9.29%  45.4  325s
  5666   551  408.18806   43   67  409.70000  371.92051  9.22%  45.2  330s
  5864   557  372.68492   41  120  409.70000  372.68492  9.03%  44.8  335s
  5951   577  387.19397   45   67  409.70000  373.35000  8.87%  44.7  340s
  6080   609  376.01202   43  121  409.70000  373.35276  8.87%  44.9  346s
  6242   624  375.11823   45   92  409.70000  373.43916  8.85%  44.7  351s
  6344   639  382.82587   47   83  409.70000  373.43916  8.85%  44.7  357s
  6408   651  399.18985   50   64  409.70000  373.43916  8.85%  44.7  363s
  6488   688     cutoff   38       409.70000  375.16429  8.43%  44.6  369s
  6781   711     cutoff   33       409.70000  376.91290  8.00%  44.5  376s
  6883   746     cutoff   39       409.70000  377.06604  7.97%  44.4  382s
  7096   792     cutoff   49       409.70000  377.98056  7.74%  44.3  389s
  7268   808  397.12805   60   79  409.70000  377.98056  7.74%  44.6  396s
  7399   853  405.60375   66   38  409.70000  378.46479  7.62%  44.4  403s
  7717   903     cutoff   31       409.70000  381.70042  6.83%  44.4  411s
  7939   915  403.80535   58   62  409.70000  381.70042  6.83%  44.3  418s
  8052   942     cutoff   54       409.70000  382.50000  6.64%  44.2  425s
  8302   966  408.66035   45   86  409.70000  383.28690  6.45%  44.1  432s
  8499   971     cutoff   42       409.70000  383.58408  6.37%  43.8  442s
  8569   980  404.98586   31   44  409.70000  383.68867  6.35%  43.7  451s
  8645  1013 infeasible   42       409.70000  383.70452  6.35%  43.6  460s
  8897  1054  404.33574   50   48  409.70000  384.10492  6.25%  43.4  469s
  9265  1074     cutoff   38       409.70000  384.41366  6.17%  43.2  479s
  9407  1117     cutoff   47       409.70000  384.59646  6.13%  43.1  488s
  9832  1148  407.79126   49   59  409.70000  385.17092  5.99%  42.9  497s
10139  1136     cutoff   68       409.70000  385.17092  5.99%  42.8  509s
10213  1143  406.19803   70   15  409.70000  385.85841  5.82%  42.7  521s
10316  1159  404.49828   45   72  409.70000  386.05906  5.77%  42.6  533s
10527  1282  389.05903   39   69  409.70000  386.32635  5.71%  42.4  544s
11666  1297  397.40000   32   12  409.70000  387.58226  5.40%  41.8  556s
11875  1344  404.22375   39   27  409.70000  387.62428  5.39%  41.7  569s
12348  1377 infeasible   62       409.70000  388.21450  5.24%  41.5  583s
12671  1418     cutoff   63       409.70000  388.65865  5.14%  41.4  598s
13323  1421     cutoff   50       409.70000  389.18927  5.01%  41.1  612s
13535  1429     cutoff   73       409.70000  389.44522  4.94%  41.0  626s
14075  1440  408.02361   53   52  409.70000  389.96418  4.82%  40.6  641s
14760  1445 infeasible   51       409.70000  390.52994  4.68%  40.3  658s
15048  1480  393.09352   49   84  409.70000  390.78619  4.62%  40.2  673s
15782  1441  400.17823   69   55  409.70000  391.40548  4.47%  40.0  691s
17451  1441     cutoff   59       409.70000  392.98809  4.08%  39.4  700s
17555  1469     cutoff   69       409.70000  393.08502  4.06%  39.3  708s
17745  1468  406.23138   84   68  409.70000  393.32683  4.00%  39.3  717s
18022  1428  403.46050   82   74  409.70000  393.67349  3.91%  39.2  726s
18699  1422     cutoff   46       409.70000  394.61712  3.68%  39.0  736s
19028  1413     cutoff   74       409.70000  394.88860  3.62%  38.9  748s
19176  1373     cutoff   56       409.70000  395.23349  3.53%  38.8  760s
19706  1379  397.71322   53   97  409.70000  395.76344  3.40%  38.6  773s
19956  1333  401.78059   44   62  409.70000  396.06190  3.33%  38.5  788s
20403  1233     cutoff   31       409.70000  396.53459  3.21%  38.4  802s
21303  1238     cutoff   34       409.70000  397.22974  3.04%  38.0  818s
21737  1162     cutoff   35       409.70000  397.76137  2.91%  37.8  831s
22665  1115  404.35087   94   55  409.70000  398.94333  2.63%  37.4  847s
23044  1050  402.33474   54   57  409.70000  399.35104  2.53%  37.3  864s
23481   950  404.74992   59   73  409.70000  400.09686  2.34%  37.1  883s
24153   618     cutoff   91       409.70000  400.81197  2.17%  36.7  902s
25535   307 infeasible   86       409.70000  403.33417  1.55%  35.7  918s
26276     0     cutoff   54       409.70000  405.20001  1.10%  35.2  927s

Cutting planes:
  Gomory: 10
  Cover: 23
  Implied bound: 54
  Clique: 9
  MIR: 13
  StrongCG: 6
  Flow cover: 39
  Inf proof: 5
  Zero half: 16
  RLT: 150
  Relax-and-lift: 11

Explored 26748 nodes (932512 simplex iterations) in 927.98 seconds
Thread count was 8 (of 8 available processors)

Solution count 5: 409.7 422.3 439 ... 461.2

Optimal solution found (tolerance 1.00e-04)
Best objective 4.097000000000e+02, best bound 4.097000000000e+02, gap 0.0000%我们将以上测试结果进行汇总,如下表所示。可知各个启发式算法的参数设置对求解结果的影响有时候是很大的,以及,并没有明确的证据表明,在特定的参数下,求解效果就一定好。因此需要用户自行进行调优和测试,具体问题具体分析。



图18- 实验结果对比

总结

以上就是本文的全部内容,在本文中,我们首先介绍了什么是数学启发式 Matheuristics,然后分类介绍了 Gurobi 求解器里提供的启发式算法类别以及大致思想,并列举了涉及到的重要参数。在最后的案例实验中,我们依次添加了各类参数,并通过日志分别查看参数对求解性能的影响。但正如天下没有免费的午餐,启发式其实未必总能提高效率,在实际应用中,依然需要使用者对研究的问题领域以及每类启发式算法的原理有足够的理解才能用好这些工具。希望本文的内容能够对大家使用数学启发式有所帮助。
<hr/>新一期月刊发布

280页运小筹优化理论教程发布(2022年3月--2022年6月)
可以从下方链接详细阅览:



月刊主题



获取方式

<hr/>关注我们运小筹公众号
运小筹公众号致力于分享运筹优化(LP、MIP、NLP、随机规划、鲁棒优化)、凸优化、强化学习等研究领域的内容以及涉及到的算法的代码实现。编程语言和工具包括Java、Python、Matlab、CPLEX、Gurobi、SCIP 等。欢迎广大同行投稿!欢迎大家关注我们的公众号“运小筹”以及粉丝群!
如果群满加不进去,可以加本文作者微信,然后备注姓名+机构+专业,然后拉您入群。
<hr/>往期推文合集

第114篇:重磅硬货!280页运小筹优化理论教程发布(2022年3月--2022年6月)!
第113篇:优化 | 分支定界算法案例实战:Python调用COPT实现
第112篇:优化 | 分支定界算法案例实战:Python调用COPT实现
第111篇:优化 | 五个经典设施选址模型的详解及其实践:Python调用Gurobi实现
第110篇:始于初心,回馈教育:运筹与智能决策教学平台——杉数CORIDM全新升级上线!
第109篇:求解器COPT实践详解丨数学规划视角下的分货优化解题思路
第108篇:论文代码复现 | 考虑客户位置移动的车辆路径规划问题:MIP模型详解及Java调用CPLEX求解的完整代码
第107篇:求解器COPT实践丨地铁乘务排班问题如何优化求解
第106篇:优化求解器 | 求解器加速的高级技能包:MIP模型初始解设置相关操作的超详细解读
第105篇:OR Talk Pool:【8月26日-9月3日】近期讲座、课程和研讨会
第104篇:OR Talk Pool:【8月17日-8月31日】近期研讨会、论坛和培训
第103篇:进展 | 清华大学SIGS戚铭尧及其合作者在顶级期刊Operations Research上发表竞争性设施选址问题的最新研究进展
第102篇:启发式算法和优化算法设计及调试技巧 | AIRS in the AIR“运筹优化”系列讲座
第101篇:OR Talk Pool【8月9日-8月31号】:近期研讨会、论坛和培训
第100篇:理论算法与精确算法 | AIRS in the AIR”运筹优化“系列讲座
第99篇:OR Talk Pool【7月27日-8月】:近期研讨会、论坛和培训
第98篇:优化求解器|Solution Pool用法的超详细解读(Gurobi):最优解与多个可行解的获取与分析(案例与代码实现)
第97篇:新书推荐《整数规划:模型、应用及求解》
第96篇:OR Talk Pool【7月6日-7月13日】:近期研讨会、论坛和培训
第95篇:从大规模的复杂应用,来解析杉数求解器的硬核能力
第94篇:优化 | 手把手教你用C++调用Gurobi求解CVRP:环境配置、数学模型及完整代码
第93篇:OR Talk Pool:近期研讨会、暑期学校和学术报告推荐
第92篇:优化求解器 | Gurobi的MVar类:矩阵建模利器、求解对偶问题的备选方案 (附详细案例+代码)
第91篇:【求解器】Gurobi中非线性约束的对偶值的获取:QCP、QCQP、SOCP | 以及求解器最优性理论证明
第90篇:优化 | 二部图最大匹配问题的精确算法详解(HK算法和匈牙利算法):一份让您满意的【理论介绍+代码实现】学习笔记
第89篇:优化算法 | Benders Decomposition: 一份让你满意的【入门-编程实战-深入理解】的学习笔记
第88篇:优化 | 史上最【皮】数学题求解的新尝试:一种求解器的视角 (Python调用Gurobi实现)
第87篇:优化 | 寻找新的建模视角——从直观解释对偶问题入手:以Cutting Stock Problem的对偶问题为例
第86篇:ORers‘ Bling Chat【03】 | 【高光聊天记录集锦】:运小筹读者群里那些热烈的讨论
第85篇:非线性优化 | 非线性问题线性化以及求解的详细案例及Python+Gurobi求解
第84篇:ORers' Bling Chat | 【高光聊天记录集锦-02】:运小筹读者群里那些热烈的讨论
第83篇:Machine-Learning–Based Column Selection for Column Generation
第82篇:最新!205页运小筹优化理论学习笔记发布(2021年9月--2022年3月)!
第81篇:【鲁棒优化】| 补充证明:为什么最优解一定满足取值等于绝对值(论文笔记:The Price of Robustness)
第80篇:【鲁棒优化】| 论文笔记:The Price of Robustness - 列不确定性模型部分的推导和一些思考
第79篇:ORers' Bling Chat | 【高光聊天记录集锦-01】:运小筹读者群里那些热烈的讨论
第78篇:优化| 手把手教你学会杉数求解器(COPT)的安装、配置与测试
第77篇:【教学视频】优化 | 线性化(2):连续变量 * 0-1变量的线性化
第76篇:【教学视频】优化 | 线性化:两个0-1变量相乘的线性化
第75篇:强化学习实战 | DQN和Double DQN保姆级教程:以Cart-Pole为例
第74篇:强化学习| 概念梳理:强化学习、马尔科夫决策过程与动态规划
第73篇:强化学习实战 | Q-learning求解最短路(SPP)问题
第72篇:鲁棒优化 | 以Coding入门鲁棒优化:以一个例子引入(二)
第71篇:鲁棒优化|基于ROME编程入门鲁棒优化:以一个例子引入(一)
第70篇:优化|含分式的非线性规划求解: 基于Outer Approximation的Branch-and-cut 算法及其Java实现
第69篇:科研工具 | 手把手教你玩转文献管理神器:Endnote
第68篇:相约深圳 | 2022 INFORMS 服务科学国际会议·征稿通知
第67篇:鲁棒优化| 利用rome求解鲁棒优化简单案例:以CVaR不确定性集为例
第66篇:机器学习 | 交通流特征工程小技巧和思考
第65篇:最新!145页运小筹优化理论学习笔记发布(2021年4月--9月)!
第64篇:优化 | 手把手教你用Python调用SCIP求解最优化模型
第63篇:优化 | 随机规划案例:The value of the stochastic solution
第62篇:工具 | draw.io: 科研流程示意图必备大杀器
第61篇:优化 | 开源求解器SCIP的安装与入门教程(Windows+Python)
第60篇:优化|Gurobi处理非线性目标函数和约束的详细案例
第59篇:让出租车更“懂”您的出行
第58篇:测试算例下载:《运筹优化常用模型、算法及案例实战:代码手册》
第57篇:鲁棒优化|分布式鲁棒优化转化为SOCP案例及代码实现(Python+RSOME)
第56篇:鲁棒优化 | 分布式鲁棒优化简单案例及实战(RSOME+Gurobi)
第55篇:【尾款+发货】|【代码手册】 《运筹优化常用模型、算法及案例实战:Python+Java
第54篇:深度强化学习之:PPO训练红白机1942
第53篇:简单装配线平衡问题
第52篇:【视频讲解】CPLEX的OPL语言:可视化的优化模型求解解决方案
第51篇:算法 | 基于英雄联盟寻路背景的A星算法及python实现
第50篇:【转发】清华大学深圳国际研究生院2021年物流工程与管理项目优秀大学生夏令营报名通知
第49篇:优化 | 精确算法之分支定界介绍和实现(附Python代码)
第48篇:【顶刊论文速递】综述:服务科学视角下的金融科技
第47篇:【重新发布】|《运筹优化常用模型、算法及案例实战:Python+Java实现》 【代码手册】 开始预购啦!!!
第46篇:智慧交通可视化:手把手教你用Python做出行数据可视化-osmnx 包入门教程
第45篇:优化 | Pick and delivery problem的介绍与建模实现(二)
第44篇:推一个知乎学弱猹的公众号
第43篇:元启发式算法 | 遗传算法(GA)解决TSP问题(Python实现)
第42篇:优化|视频详解Python调用Gurobi的应用案例:TSP
第41篇:最新!213页运小筹优化理论系列笔记发布!
第40篇:运小筹第四期月刊发布!
第39篇:开源交通仿真平台SimMobility的安装教程
第38篇:浅谈 | P问题、NP问题、NPC问题、NP-Hard问题
第37篇:一份掏心掏肺的信息素养笔记分享
第36篇:强化学习|Q-learning (王者荣耀视角)
第35篇:优化|高级建模方法(Gurobi):线性化表达小技巧
第34篇:深度强化学习介绍 | Deep Q Network——理论与代码实现
第33篇:优化 | 列生成算法及Java调用cplex实现
第32篇:优化 | Pick and delivery problem的简介与建模实现(一)
第31篇:最新!运小筹月刊-1月份发布!
第30篇:“Learn to Improve”(L2I):ICLR文章分享 | 运用RL解决VRP问题
第29篇:线性规划求解小程序 | 基于Python 的Cplex 求解器图形化界面
第28篇:运筹学与管理科学TOP期刊揭秘 —TR系列
第27篇:Julia安装与配置Jupyter Notebook
第26篇:期刊征文| IEEE TRANSACTIONS应对COVID-19的特刊征文消息速递
第25篇:两阶段随机规划(Two-stage Stochastic Programming):一个详细的例子
第24篇:最新!运小筹月刊-12月份发布!
第23篇:Python调用Gurobi:Assignment Problem简单案例
第22篇:初识随机规划:一个小小例子
第21篇:机器学习运用到VRP的若干小知识
第20篇:运筹学与管理科学TOP期刊揭秘 —Service Science
第19篇:手把手教你用Python实现Dijkstra算法(伪代码+Python实现)
第18篇:运筹学与管理科学大揭秘—TOP期刊主编及研究方向一览
第17篇:优化 | 手把手教你用Python实现动态规划Labeling算法求解SPPRC问题
第16篇:代码 | 运小筹GitHub项目上线啦,快来标星收藏吧!!
第15篇:最新!运小筹月刊首次发布!
第14篇:优化| 手把手教你用Python实现Dijkstra算法(附Python代码和可视化)
第13篇:优化|手把手教你用Python调用Gurobi求解最短路问题
第12篇:优化| 手把手教你用Java实现单纯形法
第11篇:优化| 手把手教你用Python调用Gurobi求解VRPTW
第10篇:优化 | 两阶段启发式算法求解带时间窗车辆路径问题(附Java代码)
第9篇:Java调用cplex求解运输问题
第8篇:优化 | 如何优雅地写出大规模线性规划的对偶
第7篇:优化 | TSP中两种不同消除子环路的方法及Callback实现(Python调用Gurobi求解)
第6篇:元启发式算法 | 禁忌搜索(Tabu Search)解决TSP问题(Python代码实现)
第5篇:论文代码复现 | 无人机与卡车联合配送(Python+Gurobi)
第4篇:优化|Shortest Path Problem及其对偶问题的一些探讨(附Python调用Gurobi实现)
第3篇:可视化|Python+OpenStreetMap的交通数据可视化(二):OpenStreetMap+Python画城市交通路网图
第2篇:优化|最速下降法:详细案例+Python实现
第1篇:Python+networkX+OpenStreetMap实现交通数据可视化(一):用OpenStreetMap下载地图数据
<hr/>作者:徐璐,清华大学,清华大学深圳国际研究生院,清华-伯克利深圳学院,硕士在读
作者:刘兴禄,清华大学,清华大学深圳国际研究生院,清华-伯克利深圳学院,博士在读
审校&编辑:张瑞三,四川大学,硕士在读
初次完稿日期:2022.10.12
编辑于 2022-10-13

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册

×
发表于 2022-10-14 16:07 | 显示全部楼层
月刊信息和读者群可以关注公众号咨询,也可以咨询我
发表于 2022-10-14 16:13 | 显示全部楼层
很棒
懒得打字嘛,点击右侧快捷回复 【右侧内容,后台自定义】
您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

小黑屋|手机版|Unity开发者联盟 ( 粤ICP备20003399号 )

GMT+8, 2024-11-15 10:11 , Processed in 0.104282 second(s), 26 queries .

Powered by Discuz! X3.5 Licensed

© 2001-2024 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表