Version 04 als eigenes Repository

Erster Commit des Strangs "Optimierte Entscheidungsfindung mit Python"
(Version 04). Die Historie der 71 Commits bis zur Trennung bleibt im
uebergeordneten Repository OR_mit_Python liegen, das ab jetzt nur noch
Version_03 (eingefroren) verwaltet und Version_04/ ignoriert.

Bewusst kein "git subtree split": Der Pfad Version_04/ existiert erst seit
der Verzeichnistrennung, ein Split braechte daher nur 7 der 41 einschlaegigen
Commits - eine Teilhistorie, die vollstaendig aussieht und es nicht ist.

Stand: 5 Teile, 23 Kapitel, 5 Anhaenge, 292 Abschnitte, 703 Querverweise,
325 Indexmarken, 73 Beispielprogramme, 32 SVGs, 4 Plotly-Figuren,
25 Notebooks, PDF mit 715 Seiten.

Zusaetzlich in diesem Commit:

* pyproject.toml mit Abhaengigkeitsgruppen finance, large-scale, api,
  figures, dev, empfehlungen. Die abgedruckte requirements.txt bleibt
  unveraendert daneben bestehen. ortools steht in der Grundausstattung,
  highspy erst in [large-scale] - so kann der HiGHS-Symbolkonflikt bei der
  schlanken Installation gar nicht erst auftreten.

* Dabei zwei Funde: graphviz wird von erzeuge_architektur_diagramme.py
  importiert, fehlt aber in requirements.txt (jetzt in [figures]); pymoo
  steht in requirements.txt, wird aber von keinem Programm importiert,
  sondern nur im Kapitel Metaheuristiken empfohlen (jetzt in
  [empfehlungen]).

* NEUER_TITEL.md nach Kritik_und_Verbesserungsvorschlaege/ verschoben - es
  ist die Vorlage des Titelblatts, kein Bestandteil des Werks. Die beiden
  Fundstellen in PROGRESS.md und erzeuge_titelseite.py nachgezogen.

* PROGRESS.md nannte noch den Untertitel der ersten Fassung; auf den
  tatsaechlichen aus erzeuge_titelseite.py korrigiert.

Co-Authored-By: Claude Opus 5 <noreply@anthropic.com>

OR_HTML_04/programme/Infeasibility_Diagnose.py

@@ -0,0 +1,112 @@
+#!/usr/bin/env python3
+
+# Infeasibility_Diagnose.py
+"""
+Kapitel Praxisfallen: Aus INFEASIBLE einen Notfallplan machen.
+
+Demonstriert die hierarchische Relaxation an einem Dienstplan, der in der
+harten Fassung unloesbar ist, und zeigt, wie der Solver die Ursache benennt.
+"""
+
+from ortools.sat.python import cp_model
+
+SLOTS = ["Mo frueh", "Mo spaet", "Di frueh", "Di spaet"]
+FAECHER = ["Mathematik", "Physik", "Mathematik", "Chemie"]   # Chemie kann niemand!
+PERSONAL = ["Alice", "Bob", "Carla"]
+QUALIFIKATION = {
+    "Alice": {"Mathematik", "Physik"},
+    "Bob":   {"Mathematik"},
+    "Carla": {"Physik", "Mathematik"},
+}
+MAX_PRO_PERSON = 2
+STRAFE_UNBESETZT = 10_000          # sehr teuer, aber nicht unmoeglich
+STRAFE_UEBERLAST = 500             # teuer, aber billiger als Ausfall
+
+
+def plane(harte_fassung: bool):
+    """harte_fassung=True: klassisch (kann INFEASIBLE werden).
+       harte_fassung=False: mit Schlupfvariablen (immer loesbar)."""
+    modell = cp_model.CpModel()
+    x = {(p, s): modell.NewBoolVar(f"x_{p}_{s}")
+         for p in PERSONAL for s in range(len(SLOTS))}
+
+    strafen = []
+    unbesetzt = {}
+    ueberlast = {}
+
+    for s in range(len(SLOTS)):
+        if harte_fassung:
+            modell.AddExactlyOne(x[p, s] for p in PERSONAL)
+        else:
+            # Schlupfvariable: der Slot DARF unbesetzt bleiben - gegen hohe Strafe
+            unbesetzt[s] = modell.NewBoolVar(f"unbesetzt_{s}")
+            modell.AddExactlyOne([x[p, s] for p in PERSONAL] + [unbesetzt[s]])
+            strafen.append(unbesetzt[s] * STRAFE_UNBESETZT)
+
+    # Qualifikation bleibt IMMER hart - fachfremder Unterricht ist keine Option
+    for s, fach in enumerate(FAECHER):
+        for p in PERSONAL:
+            if fach not in QUALIFIKATION[p]:
+                modell.Add(x[p, s] == 0)
+
+    for p in PERSONAL:
+        last = sum(x[p, s] for s in range(len(SLOTS)))
+        if harte_fassung:
+            modell.Add(last <= MAX_PRO_PERSON)
+        else:
+            # Ueberlast erlaubt - aber teuer
+            ueberlast[p] = modell.NewIntVar(0, len(SLOTS), f"ueberlast_{p}")
+            modell.Add(last <= MAX_PRO_PERSON + ueberlast[p])
+            strafen.append(ueberlast[p] * STRAFE_UEBERLAST)
+
+    if strafen:
+        modell.Minimize(sum(strafen))
+
+    loeser = cp_model.CpSolver()
+    loeser.parameters.max_time_in_seconds = 5.0
+    status = loeser.Solve(modell)
+    return loeser, status, x, unbesetzt, ueberlast
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    print("=" * 78)
+    print("  VARIANTE A: KLASSISCH MIT LAUTER HARTEN BEDINGUNGEN")
+    print("=" * 78)
+    loeser, status, *_ = plane(harte_fassung=True)
+    print(f"Solver-Status: {loeser.StatusName(status)}")
+    if status == cp_model.INFEASIBLE:
+        print("Das System kann keinen Plan liefern. Der Anwender erfaehrt NICHT,")
+        print("welche Regel das Problem verursacht - nur, dass es nicht geht.\n")
+
+    print("=" * 78)
+    print("  VARIANTE B: MIT HIERARCHISCHER RELAXATION")
+    print("=" * 78)
+    loeser, status, x, unbesetzt, ueberlast = plane(harte_fassung=False)
+    print(f"Solver-Status: {loeser.StatusName(status)} | "
+          f"Strafkosten: {loeser.ObjectiveValue():.0f}\n")
+
+    print(f"{'Slot':<12} {'Fach':<12} {'Zuweisung':<18} {'Bemerkung'}")
+    print("-" * 78)
+    for s, slot in enumerate(SLOTS):
+        if loeser.Value(unbesetzt[s]):
+            print(f"{slot:<12} {FAECHER[s]:<12} {'-- UNBESETZT --':<18} "
+                  f"Kein qualifiziertes Personal verfuegbar")
+        else:
+            person = next(p for p in PERSONAL if loeser.Value(x[p, s]))
+            print(f"{slot:<12} {FAECHER[s]:<12} {person:<18}")
+
+    print("\n--- Diagnose ---")
+    for s, slot in enumerate(SLOTS):
+        if loeser.Value(unbesetzt[s]):
+            fach = FAECHER[s]
+            qualifiziert = [p for p in PERSONAL if fach in QUALIFIKATION[p]]
+            print(f"  '{slot}' ({fach}): {len(qualifiziert)} qualifizierte Personen "
+                  f"{qualifiziert if qualifiziert else '-> URSACHE: niemand kann dieses Fach'}")
+    for p in PERSONAL:
+        if loeser.Value(ueberlast[p]):
+            print(f"  {p} arbeitet {loeser.Value(ueberlast[p])} Stunden ueber der Grenze.")
+
+    print("\nDer Anwender bekommt jetzt einen Plan PLUS eine konkrete Ursache -")
+    print("und kann handeln: Vertretung von aussen holen, Stunde verlegen,")
+    print("oder die Klasse zusammenlegen.")
+    print("=" * 78)