一种优化问题描述文件处理方法、系统、设备及存储介质

计算;推算;计数设备的制造及其应用技术1.本发明涉及软件工程技术领域，尤其涉及一种优化问题描述文件处理方法、系统、设备及存储介质。背景技术：2.目前已有的各类常见优化问题的描述文件规范主要有ibm cplex(r)lp、mps、opb、wbo、pip、cnf等。3.现有的用于求解数学规划问题(优化问题)的数学软件有很多，例如scip、cran等，但是优化问题种类不一，通常的做法是为每一种类型的问题实现一个读取器，用于读取指定格式的输入文件的信息，再交由求解工具来求解，该过程如图1所示。4.图1所示流程的弊端是实现完整功能的求解器套件(suite)过于冗赘(附带许多求解器的读取器)，而且求解器(solver)也需要为不同的读取器提供不同的接口和数据结构来存放从指定类型的问题描述文件中获取的信息，如果同一个问题用多种不同的文件描述，那么求解器内部也就需要根据不同的文件类型进行算法匹配等操作，比较复杂；因此，目前常见的这几类优化问题描述文件存在很大的局限性：5.1)描述的优化问题类型有限/单一，一种文件类型只能描述一种类型的优化问题，对于设计一个统一求解各类优化问题的求解工具并不友好。6.2)信息冗余，文件格式中有些信息是可以通过程序分析得到的，并不需要用户显示写出。7.3)部分文件(如.cnf)语法复杂或过于抽象，可读性差。技术实现要素：8.本发明的目的是提供一种优化问题描述文件处理方法、系统、设备及存储介质，可以将目前常见的这几类优化问题描述文件转换为统一的规范化格式，使得其更易读、更便于记录、更便于调试，甚至可使不同系统、不同程序之间的数据共享变得更加简单。9.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：10.一种优化问题描述文件处理方法，包括：11.根据待处理的优化问题描述文件格式，使用相应的读取器读取文件内容；12.将读取的文件内容分离，获得不同类型的数据信息，并将分离得到的数据信息，按照类型填入规范化格式的描述文件中，获得规范化格式的优化问题描述文件。13.一种优化问题描述文件处理系统，包括：14.文件读取模块，用于根据待处理的优化问题描述文件格式，使用相应的读取器读取文件内容；15.转换模块，用于将读取的文件内容分离，获得不同类型的数据信息，并将分离得到的数据信息，按照类型填入规范化格式的描述文件中，获得规范化格式的优化问题描述文件。16.一种处理设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；17.其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现前述的方法。18.一种可读存储介质，存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时实现前述的方法。19.由上述本发明提供的技术方案可以看出，可以将目前常见的这几类优化问题描述文件转换为统一的规范化格式，对于开发者来说，最耗时间的工作是在不同系统(可能支持文件格式不同)之间交换数据文件，同一种数据如果可以用多种文件描述但这些文件互不兼容，把数据文件转换为统一的规范化格式存储将大大减少交换数据时的复杂性，还可以使这些数据能被不同的程序读取，也使软件开发者集中精力使用同一种文件做好数据的显示和布局，并确保数据改动时不会导致原文件也需要改动，从而方便维护。此外，使用统一的规范化格式，使得求解器就只需要提供一套接口和一套数据结构来应对不同种类的优化问题，从而降低求解器结构的复杂度。附图说明20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。21.图1为本发明背景技术提供的针对目前常见的这几类优化问题描述文件进行读取与求解的流程图；22.图2为本发明实施例提供的一种优化问题描述文件处理方法中文件读取与转换的示意图；23.图3为本发明实施例提供的针对规范化格式的优化问题描述文件的处理示意图；24.图4为本发明实施例提供的转换后的规范化格式的优化问题描述文件内容示意图；25.图5为本发明实施例提供的规范化求解结果示意图；26.图6为本发明实施例提供的优化问题对应的cnf格式描述示意图；27.图7为本发明实施例提供的一种可能的描述方案示意图；28.图8为本发明实施例提供的保留cnf格式的一行一个子式的特点后的描述方案示意图；29.图9为本发明实施例提供的将opb格式描述的上述优化问题转换为规范化格式的优化问题描述结果示意图；30.图10为本发明实施例提供的将wbo格式描述的上述优化问题转换为规范化格式的优化问题描述结果示意图；31.图11为本发明实施例提供的将pip格式描述的上述优化问题转换为规范化格式的优化问题描述结果示意图；32.图12为本发明实施例提供的线性规划问题的mps格式描述结果示意图；33.图13为本发明实施例提供的线性规划问题的规范化格式描述结果示意图；34.图14为本发明实施例提供的一种处理设备的示意图。具体实施方式35.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。36.首先对本文中可能使用的术语进行如下说明：37.术语“包括”、“包含”、“含有”、“具有”或其它类似语义的描述，应被解释为非排它性的包括。例如：包括某技术特征要素(如原料、组分、成分、载体、剂型、材料、尺寸、零件、部件、机构、装置、步骤、工序、方法、反应条件、加工条件、参数、算法、信号、数据、产品或制品等)，应被解释为不仅包括明确列出的某技术特征要素，还可以包括未明确列出的本领域公知的其它技术特征要素。38.下面对本发明所提供的一种优化问题描述文件处理方案进行详细描述。本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本发明实施例中未注明具体条件者，按照本领域常规条件或制造商建议的条件进行。本发明实施例中所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。39.实施例一40.如图2所示，一种优化问题描述文件处理方法，主要包括如下步骤：41.1、根据待处理的优化问题描述文件格式，使用相应的读取器读取文件内容。42.如图2所示，待处理的优化问题描述文件格式包括：lp、mps、opb、wbo、pip与cnf格式，也即背景技术中介绍的目前常见的几类优化问题描述文件，当然，也可以适用于其他格式的优化问题描述文件。43.2、将读取的文件内容分离，获得不同类型的数据信息，并将分离得到的数据信息，按照类型填入规范化格式的描述文件中，获得规范化格式的优化问题描述文件。44.本发明实施例中，所述规范化格式的优化问题描述文件包括依次设置五项数据信息：待处理的优化问题描述文件格式类型、目标函数、约束条件、变量取值范围，以及注释。通过转换模块将分离后的各部分数据信息对照的填入至规范化格式的描述文件。45.之后，可以将规范化格式的优化问题描述文件输入至求解器，获得求解结果。需要说明的是，实现前述文件格式转换的工具不会与求解器绑定在一起，避免求解器成为一个大套件。46.还参见图2，lp、pip、opb、wbo、cnf等是目前已有的一些优化问题的描述规范，.lp、.pip、.opb、.wbo、.cnf是它们对应的文件格式后缀名，其中lp用于描述线性规划问题，pip用于描述多项式混合整数问题，opb用于描述伪布尔问题，wbo用于描述加权布尔优化问题，cnf用于描述布尔可满足式问题。sop(standard optimization problem)即为本发明提供的规范化格式的优化问题描述文件，文件后缀名为.sop，可以将以上所有类型的优化问题用统一的规范描述。需要说明的是，考虑到图像篇幅的问题，图2仅提供了一些文件格式的示例，实际上，还可以支持其他更多的文件格式。47.相较于图1所示的现有方案而言，本发明先把所有类型用转换模块统一，可以降低求解器代码编写难度，匹配算法时间等。而通过本发明提供的转换模块后，求解器只需要一个与转换模块相连的接口。48.如图3所示，相关的文件格式转换方法记为sopc(sop-based converter)，在求解各类优化问题时，可以先将已有各类的优化问题文件格式通过sopc转换成.sop格式，然后再交由求解器(solver)处理；当然，如果要求解的优化问题为.sop格式描述的，则转换模块可以直接将文件交由求解器处理；此外，也可以通过sopc实现各类文件格式的双向相互转换，即将.sop格式中的各部分数据信息对照的填入至所需转换的目标文件格式中。49.还参见图3，求解器输入为规范化格式的优化问题描述文件(.sop格式文件)，内容主要包括：50.1)问题类型(关键字probtype，规定文件类型关键词)51.2)目标函数(可缺省；关键字objective,max/min)52.3)约束条件(关键字subject to)53.4)变量取值范围(关键字bounds,general,binary等)54.5)注释(单行注释以#开头，只支持单行注释)55.规范化格式的优化问题描述文件尽可能使用数学语言表示。56.以lp文件格式为例，利用关键字和缩进来分块，转换后的规范化格式的优化问题描述文件如图4所示。57.求解器通过内部计算后，输出图5所示的规范化求解结果(output)，后缀名为.out。58.本发明实施例上述方案，主要获得如下有益效果：59.1)上述文件格式转换方案可以从lp、rlp、cnf等文件中分离数据。即能够在待处理文件之外将数据存储在sop文件中，这样可以使软件开发者集中精力使用同一种文件(即sop)做好数据的显示和布局，并确保数据改动时不会导致原文件也需要改动，从而方便维护。60.2)上述文件格式转换方案可用于交换数据。计算机系统和数据库系统所存储的数据有多种形式，对于开发者来说，最耗时间的工作就是在不同系统(可能支持文件格式不同)之间交换数据，同一种问题(或数据)如果可以用多种文件描述但这些文件互不兼容，把数据转换为sop格式存储将大大减少交换数据时的复杂性，还可以使这些数据能被不同的程序读取。61.3)上述文件格式转换方案可以用于共享数据。sop数据以纯文本格式存储，使得其更易读、更便于记录、更便于调试，甚至可使不同系统、不同程序之间的数据共享变得更加简单。62.4)sop文件可以充分利用数据。sop文件格式是与软件、硬件和应用程序无关的(即与平台无关)，数据可以被更多的用户、设备所利用，而不仅仅限于只能读取某几种特定格式文件的进程。其他客户端和应用程序可以把sop文件作为数据源来处理，类似操作数据库，sop文件的数据可以被各种各样的“阅读器”处理。63.5)在未来，以sop文件为核心的格式转换器或许可以用于创建新的语言。以某种格式的数据或语言为基础创造新的语言是有先例的；例如，wap和wml语言都是由xml发展来的。wml(wireless markup language，无线标记语言)是用于标识运行于手持设备上(比如[0084][0085]图12～图13分别展示了mps格式的描述、规范化格式的描述结果。[0086]通过对比图12～图13可知，对于同一个优化问题，采用本发明提供的规范化格式描述，可以极大简化用户的输入过程，优化用户体验。[0087]实施例二[0088]本发明还提供一种优化问题描述文件处理系统，其主要基于前述实施例提供的方法实现，还可参见前述的图2，该系统主要包括：[0089]文件读取模块，用于根据待处理的优化问题描述文件格式，使用相应的读取器读取文件内容；[0090]转换模块，用于将读取的文件内容分离，获得不同类型的数据信息，并将分离得到的数据信息，按照类型填入规范化格式的描述文件中，获得规范化格式的优化问题描述文件。[0091]本发明实施例中，所述规范化格式的优化问题描述文件包括依次设置五项数据信息：待处理的优化问题描述文件格式类型、目标函数、约束条件、变量取值范围，以及注释。[0092]本发明实施例中，待处理的优化问题描述文件格式包括：lp、mps、opb、wbo、pip与cnf格式。[0093]本发明实施例中，系统还包括：求解器，其输入为规范化格式的优化问题描述文件，输出求解结果。[0094]所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将系统的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。[0095]实施例三[0096]本发明还提供一种处理设备，如图14所示，其主要包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序；其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现前述实施例提供的方法。[0097]进一步的，所述处理设备还包括至少一个输入设备与至少一个输出设备；在所述处理设备中，处理器、存储器、输入设备、输出设备之间通过总线连接。[0098]本发明实施例中，所述存储器、输入设备与输出设备的具体类型不做限定；例如：[0099]输入设备可以为触摸屏、图像采集设备、物理按键或者鼠标等；[0100]输出设备可以为显示终端；[0101]存储器可以为随机存取存储器(random access memory，ram)，也可为非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如磁盘存储器。[0102]实施例四[0103]本发明还提供一种可读存储介质，存储有计算机程序，当计算机程序被处理器执行时实现前述实施例提供的方法。[0104]本发明实施例中可读存储介质作为计算机可读存储介质，可以设置于前述处理设备中，例如，作为处理设备中的存储器。此外，所述可读存储介质也可以是u盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，rom)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。[0105]以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。









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