Passa ai contenuti principali

PuLP – Un valido strumento per la didattica

L'insegnamento dei concetti di base della ricerca operativa, ovvero la programmazione lineare, ha trovato nel corso degli ultimi anni diversi strumenti di supporto. Sono ormai parecchi i software gratuiti e open source che permettono agli studenti e agli insegnanti di toccare con mano le nozioni e i concetti spiegati e studiati sui banchi. Ricordiamo, ad esempio, glpk che con il suoi linguaggio di modellazione MathProg permettete di scrivere e risolvere anche complessi modelli di programmazione lineare intera. Oppure citiamo anche lp_solve che con il suo ambiente impropriamente chiamato lp_solve IDE permette di scrivere e risolvere modelli di programmazione lineare direttamente nella formulazione matematica.
A mio avviso però le proposte appena citate sono limitate nella potenza espressiva e nelle capacità di integrarsi con altri software o moduli esterni. Queste limitazioni sono egregiamente risolte da PuLP: un modellatore di problemi di programmazione lineare intera basato sul linguaggio di programmazione Python e la sua potenza espressiva e capacità di estendersi.
L'autore di PuLP è Jean-Sebastien Roy, raggiungibile all'indirizzo di posta elettronica js at jeannot.org. Non lo conosco personalmente, quindi le uniche cose che posso dire sono quelle che si evincono dal suo sito web.
Iniziamo ad analizzare un primo esempio di modello in PuLP che per quanto banale ne mostra tutte le potenzialità. Cominciamo con il primo concetto: le variabili.
La riga:
x = LpVariable(“x”, 0, 3)
crea una variabile di nome x, continua e che varia tra 0 e 3. Notiamo subito che la variabile x a sinistra dell'uguale è un oggetto python, cioè una variabile nel nostro linguaggio ospite.
Il secondo concetto di PuLP è il problema. Per creare un problema di minimizzazione si può scrivere una cosa tipo:
problema = LpProblem(“problema”, LpMinimize)
Come prima notiamo che problema è un oggetto Python.
Per aggiungere un vincolo al problema scriviamo:
problema += x+y <= 2
mentre per aggiungere la funzione obiettivo scriviamo:
problema += 3*x + z
A questo punto il nostro problema è pronto per essere risolto. PuLP permettete di usare diversi ottimizzatori, tra i quali GLPK, COIN CLP/CBC, CPLEX e XPRESS. Ad esempio possiamo scrivere:
problema.solve(GLPK())
per risolvere il nostro problema usando GLPK e:
value(x)
per saperne il valore.
L'esempio riportato è puramente esemplificativo e non completo, perché mancano le definizioni delle variabili y e z. In un prossimo post riporterò un esempio completo e più esteso per esemplificare altre caratteristiche di PuLP.
PuLP è distribuito con la completa disponibilità del file sorgente. Questo da la possibilità di modificare ed estendere a piacimento la libreria. Ad esempio è possibile aggiungere altri risolutori tra quelli disponibili essendo l'interfacciamento con questi realizzato tramite scambio di flussi di testo. Il flusso PuLP -> risolutore è supportato dal formato MPS; il flusso opposto è obbligatoriamente legato all'output del risolutore.

Commenti

Post popolari in questo blog

Ci arricchiremo con la ricerca operativa?

A questa domanda forse possiamo rispondere sì :-) , rimandando al lavoro molto fresco ed interessante di Giancarlo Volpe dal titolo " Scommesse sportive: un modello di Ricerca Operativa che descrive la “vincita perfetta” " E' possibile scaricare il documento da scribd.com . Dall'apprezzabile contenuto didattico la parte entrale, dove si illustra passo passo come è possibile usare il risolutore di excel per applicarlo al modello descritto. Buona lettura e giocate con moderazione. Un Modello di Ricerca Operativa per Scommesse Sportive

Dispense di ricerca operativa

Ho trovato sulla home page del prof. Agnetis, delle interessanti dispense di ricerca operativa. I temi trattati sono tutti molto interessanti: Appunti sul duale del problema del massimo flusso Appunti sui problemi di matching Appunti su classi di complessità e problemi NP-completi Appunti sul problema del TSP euclideo Appunti sulla generazione di colonne Appunti sui modelli di lot sizing: Wagner-Whitin, Zangwill, Florian-Klein Appunti sui problemi di scheduling Appunti sui metodi metaeuristici di ricerca Introduzione all'ottimizzazione non vincolata   Introduzione all'ottimizzazione vincolata Esercizi di ottimizzazione non vincolata  Condizioni di KKT e Programmazione Lineare  Esercizi di ottimizzazione vincolata   Raccolta di esercizi di PL svolti  Esercizi di esame di PL svolti Esercizi di PLI svolti Appunti sui metodi basati sul rilassamento Lagrangiano Esercizi d'esame (R.O.) di ottimizzazione non vincolata e vincolata Ottimizzazione nella Gestione