LINGO 運(yùn)籌優(yōu)化軟件介紹

時(shí)間：2022-08-19作者：北京天演融智軟件有限公司瀏覽：281

LINGO是一款創(chuàng)建和求解線性、非線性(凸/非凸/全局)、二次方程、二次約束、二階錐、半定、隨機(jī)和整數(shù)優(yōu)化模型的綜合性軟件。集成了一個(gè)強(qiáng)大的表達(dá)優(yōu)化模型語言包，功能全面的創(chuàng)建和編輯問題的環(huán)境以及一組快速內(nèi)置求解器。




LINGO的主要優(yōu)勢

簡單的模型表達(dá)

LINGO可以幫助用戶減少開發(fā)的時(shí)間，以可讀的格式快速地解決線性、非線性和整數(shù)問題。LINGO建模語言允許您使用求和和下標(biāo)變量簡單直觀的來建模，就像使用紙和鉛筆一樣。建模會變的較容易并且易于理解，同時(shí)也很容易掌握。LINGO可以同時(shí)利用多個(gè)CPU內(nèi)核來進(jìn)行快速建模。

 

LINGO較強(qiáng)大的功能之一是數(shù)學(xué)建模語言，讓您以非常接近標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)符號的方式來自然的表達(dá)您的問題。您還可以在一個(gè)緊湊的語句中快速表達(dá)一系列相似約束，模型緊湊易于理解。

 

當(dāng)您建模時(shí)，通常會發(fā)現(xiàn)一組或多組相關(guān)對象（如工程、客戶、車輛或雇員）。通常情況下，如果一個(gè)約束條件適用于一組對象中的一個(gè)成員時(shí)，那么這個(gè)約束條件也適用于這個(gè)組的其他成員，并不需要對一組中的所有成員都單設(shè)約束條件。LINGO可以用一個(gè)簡潔的語句表達(dá)整個(gè)組的約束條件。利用組群優(yōu)勢是LINGO建模語言的一個(gè)基本功能，也是LINGO較強(qiáng)大功能的基本構(gòu)建塊。LINGO甚至還支持隱式地表達(dá)共同集，如星期的天數(shù)或年份的月數(shù)。LINGO的建模語言可以幫助您大幅度的減少模型開發(fā)時(shí)間，即使是大型的模型，不到一頁的內(nèi)容就能高效的表達(dá)結(jié)果。這種建模語言和標(biāo)準(zhǔn)數(shù)學(xué)符號的相似度使它便于閱讀，開發(fā)者可以較簡單的建模并方便同事閱讀和理解。

 

使用LINGO，輕松讓您的模型具有“可擴(kuò)展性”。這意味著您可以改變模型的維度而不需要去改變對問題的描述。假設(shè)您正在尋找較便宜的方法從不同的倉庫將產(chǎn)品銷售給不同的客戶。如果倉庫或客戶的數(shù)量改變了，很多建模工具都需要對問題描述進(jìn)行大量的修改。而使用LINGO，您的問題描述不需要做任何修改，您只需要修改數(shù)據(jù)文件然后LINGO就可以完成接下來的一切工作。

 

LINGO的建模語言包括一個(gè)廣泛的數(shù)學(xué)、概率和金融功能庫。您可以創(chuàng)建用戶自定義功能來供LINGO使用。LINGO支持右側(cè)括號和變量的廣義表達(dá)，允許有意義的變量名的字符數(shù)多達(dá)32個(gè)。




便利的數(shù)據(jù)選項(xiàng)

LINGO花時(shí)間管理數(shù)據(jù)，它可以讓您直接從數(shù)據(jù)庫和表格中導(dǎo)入數(shù)據(jù)并建模。同樣的，LINGO也可以直接將結(jié)果信息直接導(dǎo)出到數(shù)據(jù)庫和表格中，這樣較容易在您選擇的應(yīng)用中生成報(bào)告。

收集模型數(shù)據(jù)并以適當(dāng)?shù)母袷将@得它是非常麻煩和耗時(shí)的工作，但是使用LINGO您可以用各種方便的格式管理數(shù)據(jù)，LINGO會幫您保存數(shù)據(jù)。比如將數(shù)據(jù)放在：

Excel或Lotus表格文件中；

Access, Oracle, DB/2, Paradox, SQL Server等數(shù)據(jù)庫中；

一個(gè)單獨(dú)的文本文件列表或表格中；

用模型表達(dá)來儲存；

模型運(yùn)行時(shí)由用戶來導(dǎo)入；

LINGO提供了廣泛的數(shù)據(jù)選項(xiàng)，非常靈活和便利。LINGO允許用戶從數(shù)據(jù)中分離出有問題的表達(dá)，模型可以輕松閱讀并修改，這樣出錯(cuò)的幾率就會非常小。使原型問題能在一個(gè)小數(shù)據(jù)集中被解決。

一旦您對模型滿意了，就可以輕松的在較大的數(shù)據(jù)或幾個(gè)不同的數(shù)據(jù)集中交換，以調(diào)用不同的方案。

 

LINGO的靈活性甚至可以幫助用戶較簡單的生成報(bào)告。除了可以從表格和數(shù)據(jù)庫中讀取數(shù)據(jù)外，LINGO還可以針對這些數(shù)據(jù)格式給出解決方案。這就意味著，您可以簡單的導(dǎo)出并分析您的解決方案，LINGO不會強(qiáng)迫您學(xué)習(xí)內(nèi)置報(bào)告生成器。

 

強(qiáng)大的求解器

LINGO內(nèi)置了一套全面、快速的求解器：線性、非線性（convex & nonconvex/Global）、二次、二次限制、二階錐、隨機(jī)和整數(shù)優(yōu)化。您完全不需要單獨(dú)*或加載一個(gè)求解器，因?yàn)長INGO會自動(dòng)幫您選擇合適的求解器。


LINGO內(nèi)置了一系列求解器用于解決各種各樣的問題。跟很多建模軟件不一樣的是，LINGO的所有求解器都直接關(guān)聯(lián)到建模環(huán)境。這種無縫的集成使得LINGO可以直接將出現(xiàn)的問題交給合適的求解器來處理，而不用通過一些緩慢的中間文件轉(zhuǎn)換。這種直接的聯(lián)系可以較大的減小建模語言組件和求解器組件中可能出現(xiàn)的兼容問題。

 

強(qiáng)大的LINGO求解器

線性求解器

LINGO有三種支持線性模型的求解器。

 

Primal和Dual Simplex求解器

Base版本包含Primal和Dual Simplex求解器，它較大的增加了運(yùn)行速度和穩(wěn)定性。價(jià)格選項(xiàng)包含部分價(jià)格和Devex。求解器會根據(jù)問題的特點(diǎn)自動(dòng)選擇較好的價(jià)格選項(xiàng)。

 

Barrier求解器

Barrier求解器給用戶提供了另一種解決線性模型的方法。Barrier選項(xiàng)利用一個(gè)障礙或內(nèi)點(diǎn)法來求解線性模型。與Simplex求解器沿著可行區(qū)域外部移動(dòng)不同的是，Barrier求解器可以在區(qū)域內(nèi)部尋找較優(yōu)方法。根據(jù)模型的大小和結(jié)構(gòu)，Barrier求解器可以在速度上遠(yuǎn)遠(yuǎn)**過Simplex求解器并且為大型線性模型提供**凡的速度，特別是**過5000個(gè)約束條件的sparse模型或高度退化模型。使用Barrier求解器需要購買Barrier許可。

 

整數(shù)求解器

對于一般以及二進(jìn)制整數(shù)約束的模型，LINGO的整數(shù)求解器，結(jié)合線性、非線性以及二次求解器一起使用。對于線性模型，整數(shù)求解器包含了預(yù)處理和幾十個(gè)約束"cut"例程，可以較大的提高整數(shù)模型求解時(shí)間。

 

非線性模型

LINGO包含了一系列針對局部或全局非線性模型的較優(yōu)解決方案。

 

一般非線性求解器

對于非線性規(guī)劃模型，LINGO的非線性求解器主要使用的基礎(chǔ)技術(shù)是基于廣義簡約梯度 (GRG) 算法。然而要快速得到一個(gè)可行的解決方案，LINGO還可采用連續(xù)線性規(guī)劃(SLP)。這個(gè)非線性求解器利用sparsity來提高速度和內(nèi)存使用率。求解非線性模型需要非線性模型許可包。

 

Global求解器

局部搜索求解器通常是設(shè)計(jì)用來搜索，直到確定局部較優(yōu)求解方案。如果模型是non-convex，可能存在其他局部較優(yōu)解決方案，Global求解器不會在找到**個(gè)局部較優(yōu)解決方案時(shí)就停止工作，而是會繼續(xù)搜索直到全局較優(yōu)化方案被確認(rèn)。Global求解器將原始的non-convex非線性問題轉(zhuǎn)換成多個(gè)convex和線性子問題。然后使用branch-and-bound技術(shù)來詳細(xì)的搜索這些子問題的綜合解決方案。全局優(yōu)化功能需要非線性和global模塊許可包。

 

Multistart求解器

用戶需要在有限的時(shí)間內(nèi)找到全局較優(yōu)方案時(shí)，Multistart求解器這個(gè)強(qiáng)大的工具就可以快速的找到這個(gè)方案。它會智能的生成一系列候選解決方案，通用非線性求解器智能選擇其中的一個(gè)子集初始化一系列局**化。對non-convex非線性模型來說，multistart求解器得出的解決方案會**通用非線性求解器的。使用Multistart功能需要非線性和global模塊許可包。

 

二次求解器

除了求解線性和混合整數(shù)模型外，LINGO的Barrier選項(xiàng)還可以自動(dòng)檢測和處理目標(biāo)函數(shù)和某些約束條件包含二次項(xiàng)的模型。利用二次結(jié)構(gòu)，LINGO比通用非線性求解器能較快地處理這些模型。LINGO甚至還可以用二元和一般整數(shù)約束處理二次模型。這些二次功能使LINGO適用于如投資組合優(yōu)化問題,約束回歸問題和某些類型的物流問題（如布局問題、二次目標(biāo)固定費(fèi)用網(wǎng)絡(luò)問題）。二次求解器已經(jīng)包含在了Barrier模塊許可包中。

 

Conic求解器

Conic求解器可有效地求解二階錐問題(SOCP)。通過表達(dá)一定的非線性模型如SOCPs，Conic求解器比一般非線性求解器能較快的得到求解結(jié)果。使用Conic求解器需要有Barrier和Conic選項(xiàng)。

 

隨機(jī)規(guī)劃求解器

在多級優(yōu)化模型中加入一定風(fēng)險(xiǎn)把預(yù)期利潤較大化，并用直方圖顯示可能利潤分配的結(jié)果。通過多級隨機(jī)線性、非線性和整數(shù)隨機(jī)規(guī)劃（SP），這個(gè)新選項(xiàng)允許建模和優(yōu)化模型時(shí)出現(xiàn)不確定因素。Benders分解法用于求解大型線性隨機(jī)規(guī)劃模型，支持20幾種分布類型（離散或連續(xù)）。隨機(jī)規(guī)劃求解器包含在隨機(jī)規(guī)劃選項(xiàng)中。

 

預(yù)處理

預(yù)處理例程包含在所有求解器中。線性和非線性求解器包含縮放和模型降階技術(shù)?？s放程序可以提高復(fù)雜模型的處理速度和穩(wěn)定性。模型降階技術(shù)可以通過分析原始的公式和數(shù)學(xué)方法將問題難度減小，快速求解出結(jié)果。整數(shù)求解器中包含了廣泛的預(yù)處理和切割生成例程。

LINGO的設(shè)計(jì)理念是為了讓用戶在處理模型時(shí)盡可能少的輸入指令。當(dāng)求解命令開始時(shí)，LINGO分析問題，可能的話，會減少問題甚至替代變量。根據(jù)模型的結(jié)構(gòu)，LINGO會自動(dòng)選擇合適的求解器并智能的調(diào)整內(nèi)部參數(shù)。

 

線性化

LINGO的線性功能可以較大的提高常見的非光滑函數(shù)的性能。這個(gè)功能可以自動(dòng)將許多非光滑函數(shù)和運(yùn)算符（@IF, @MAX 以及 @ABS）轉(zhuǎn)換成一系列線性和數(shù)學(xué)等價(jià)表達(dá)式。同樣的，產(chǎn)品的連續(xù)性和二進(jìn)制變量也可以線性化。許多非光滑模型也可以完全線性化。這使得線性求解器可以快速的找到一個(gè)全局解決方案以免成為一個(gè)棘手問題。

 

交互模型或創(chuàng)建turn-key應(yīng)用程序

在LINGO內(nèi)部，您可以創(chuàng)建和求解模型，也可以在您自己寫的應(yīng)用程序里直接調(diào)用LINGO。為了交互式開發(fā)模型，LINGO提供了一個(gè)完整的建模環(huán)境來創(chuàng)建、求解以及分析您的模型。為創(chuàng)建turn-key解決方案，LINGO提供了DLL和OLE接口方便從用戶寫的應(yīng)用程序中調(diào)用。Excel宏或數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中也可以直接調(diào)用LINGO.

 

模型交互

LINGO允許用戶交互式創(chuàng)建和求解模型，或在另一個(gè)程序中嵌入求解器。

 

交互式建模

LINGO提供了一個(gè)創(chuàng)建和求解優(yōu)化問題的交互式環(huán)境。多窗口編輯器方便簡單問題的輸入、預(yù)覽和修改。為了方便模型創(chuàng)建，"syntax aware"編輯器將LINGO的關(guān)鍵詞標(biāo)藍(lán)、評論標(biāo)綠，其它模型文字都是黑色。還提供了一個(gè)工具欄便于快速訪問經(jīng)常使用的命令。解決方案信息可以在窗口、圖表、電子表格、數(shù)據(jù)庫或文本文件中瀏覽。模型求解過程中，用戶可以監(jiān)控求解狀態(tài)并隨時(shí)終止進(jìn)程。

 

創(chuàng)建Turn-key應(yīng)用

您可能需要為客戶或同事創(chuàng)建一個(gè)自定義優(yōu)化程序，而不是交互式運(yùn)行LINGO。LINGO提供多個(gè)選擇并將它的功能合并到您的應(yīng)用中。其他應(yīng)用調(diào)用LINGO求解器需要用到單獨(dú)的許可包。

 

可調(diào)用的DLL和OLE接口

通過一些Windows開發(fā)環(huán)境無縫的將LINGO嵌入到您自己的應(yīng)用中，如C#.NET, , Visual Java, Visual Basic, Visual C++,或 Delphi。您的應(yīng)用可以作為優(yōu)化問題的用戶**——處理數(shù)據(jù)輸入和存儲以及準(zhǔn)備將信息傳遞到LINGO的內(nèi)存中。它也可以被設(shè)置為顯示解決方案并為用戶生成定制的報(bào)表。LINGO包括了可調(diào)用的DLL和OLE接口，可以讓用戶交互式訪問所有的功能和命令。

 

從電子表格和數(shù)據(jù)庫中調(diào)用LINGO

創(chuàng)建一個(gè)簡單的應(yīng)用，直接從電子表格如Excel和數(shù)據(jù)庫如Access中調(diào)用LINGO。創(chuàng)建自己的“Solve”按鈕就跟調(diào)用LINGO和運(yùn)行一系列*命令一樣簡單。




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