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5.2 KiB
Python
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Python
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#!/usr/bin/env python3
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# erzeuge_solverwahl_diagramme.py
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Erzeugt die beiden Entscheidungs-Flussdiagramme "Welches Werkzeug passt zu
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meinem Problem?" fuer die Auftakte von Teil II und Teil III:
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bilder_04/teil2_solverwahl.svg / .png deterministische Verfahren
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bilder_04/teil3_solverwahl.svg / .png Nichtlinearitaet und Unsicherheit
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Beide entstehen mit Graphviz. Die Farben folgen der Buchpalette
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(Indigo, Cyan, Violett, Gruen, Amber), die Kastenform codiert die Rolle:
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Raute = Frage, abgerundeter Kasten = Empfehlung.
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Aufruf (aus dem Repository-Wurzelverzeichnis):
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python3 bilder_04/erzeuge_solverwahl_diagramme.py
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Benoetigt: graphviz (Python-Paket) und das Kommandozeilenwerkzeug 'dot'
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"""
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from __future__ import annotations
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import os
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import graphviz
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BASIS = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
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BILDER = os.path.join(BASIS, "bilder_04")
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INDIGO, CYAN, VIOLETT, GRUEN, AMBER = (
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"#4338ca", "#0891b2", "#7c3aed", "#059669", "#b45309")
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TINT = {INDIGO: "#eef2ff", CYAN: "#ecfeff", VIOLETT: "#f5f3ff",
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GRUEN: "#ecfdf5", AMBER: "#fffbeb"}
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def neuer_graph(titel: str) -> graphviz.Digraph:
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punkt = graphviz.Digraph(format="svg")
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punkt.attr(rankdir="TB", splines="polyline", nodesep="0.35", ranksep="0.45",
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fontname="DejaVu Sans", label=titel, labelloc="t",
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fontsize="13", bgcolor="transparent")
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punkt.attr("node", fontname="DejaVu Sans", fontsize="10")
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punkt.attr("edge", fontname="DejaVu Sans", fontsize="9", color="#5c6380")
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return punkt
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def frage(punkt: graphviz.Digraph, name: str, text: str, farbe: str = INDIGO) -> None:
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punkt.node(name, text, shape="diamond", style="filled",
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fillcolor=TINT[farbe], color=farbe, penwidth="1.6",
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margin="0.08,0.02")
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def empfehlung(punkt: graphviz.Digraph, name: str, text: str, farbe: str) -> None:
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punkt.node(name, text, shape="box", style="filled,rounded",
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fillcolor=TINT[farbe], color=farbe, penwidth="2.0",
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margin="0.16,0.09")
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def schreibe(punkt: graphviz.Digraph, name: str) -> None:
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os.makedirs(BILDER, exist_ok=True)
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for endung in ("svg", "png"):
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punkt.format = endung
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pfad = punkt.render(os.path.join(BILDER, name), cleanup=True)
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print(f"geschrieben: {pfad}")
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# --- Teil II: deterministische Optimierung ----------------------------------
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def teil2() -> None:
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punkt = neuer_graph("Welches Werkzeug passt zu meinem Problem? (Teil II)")
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frage(punkt, "f1", "Fahrzeuge, Depots,\nZeitfenster?")
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frage(punkt, "f2", "Ja/Nein-Entscheidungen,\nZuordnungen, Reihenfolgen?")
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frage(punkt, "f3", "Zielfunktion und alle\nNebenbedingungen linear?")
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frage(punkt, "f4", "Logische Regeln\n(wenn-dann, entweder-oder)\noder Zeitplanung?")
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frage(punkt, "f5", "Nur Fluss oder\nZuordnung im Netzwerk?")
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empfehlung(punkt, "routing", "OR-Tools Routing\n(Kapitel Graphen)", AMBER)
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empfehlung(punkt, "cpsat", "CP-SAT\n(Kapitel CP-SAT)", VIOLETT)
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empfehlung(punkt, "milp", "MILP: HiGHS / CP-SAT\n(Kapitel MILP)", CYAN)
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empfehlung(punkt, "netz", "Spezialalgorithmus:\nMin-Cost-Flow,\nUngarische Methode", GRUEN)
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empfehlung(punkt, "lp", "LP: scipy.linprog\noder highspy\n(Kapitel LP)", INDIGO)
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empfehlung(punkt, "teil3", "weiter in Teil III", AMBER)
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punkt.edge("f1", "routing", "ja")
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punkt.edge("f1", "f2", "nein")
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punkt.edge("f2", "f4", "ja")
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punkt.edge("f2", "f3", "nein")
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punkt.edge("f4", "cpsat", "ja")
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punkt.edge("f4", "milp", "nein\n(Fixkosten,\nKardinalität)")
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punkt.edge("f3", "f5", "ja")
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punkt.edge("f3", "teil3", "nein")
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punkt.edge("f5", "netz", "ja")
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punkt.edge("f5", "lp", "nein")
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schreibe(punkt, "teil2_solverwahl")
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# --- Teil III: Nichtlinearitaet, Unsicherheit, Dynamik ----------------------
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def teil3() -> None:
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punkt = neuer_graph("Welches Werkzeug passt zu meinem Problem? (Teil III)")
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frage(punkt, "g1", "Sind die Daten sicher\nbekannt?")
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frage(punkt, "g2", "Entscheidung fällt in\nmehreren Stufen\nüber die Zeit?")
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frage(punkt, "g3", "Wahrscheinlichkeiten\nbekannt?")
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frage(punkt, "g4", "Zielfunktion konvex?\n(Quadrate, Normen,\nlog/exp konvex kombiniert)")
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frage(punkt, "g5", "Quadratisch mit\nlinearen Nebenbedingungen?")
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empfehlung(punkt, "dp", "Dynamische Programmierung\n(Bellman)", AMBER)
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empfehlung(punkt, "stoch", "Zweistufige stochastische\nOptimierung, Szenarien", VIOLETT)
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empfehlung(punkt, "robust", "Robuste Optimierung\n(Worst Case)", VIOLETT)
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empfehlung(punkt, "qp", "QP über CVXPY\n(OSQP, Clarabel)", CYAN)
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empfehlung(punkt, "konvex", "CVXPY\n— prüft Konvexität selbst", GRUEN)
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empfehlung(punkt, "nichtkonvex", "scipy.optimize.minimize\nmit mehreren Startpunkten\n— nur lokales Optimum!", AMBER)
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punkt.edge("g1", "g4", "ja")
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punkt.edge("g1", "g2", "nein")
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punkt.edge("g2", "dp", "ja")
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punkt.edge("g2", "g3", "nein")
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punkt.edge("g3", "stoch", "ja")
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punkt.edge("g3", "robust", "nein,\nnur Bandbreiten")
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punkt.edge("g4", "g5", "ja")
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punkt.edge("g4", "nichtkonvex", "nein")
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punkt.edge("g5", "qp", "ja")
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punkt.edge("g5", "konvex", "nein")
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schreibe(punkt, "teil3_solverwahl")
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if __name__ == "__main__":
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teil2()
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teil3()
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