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>

bilder_04/erzeuge_min_cost_flow.py

@@ -0,0 +1,148 @@
+#!/usr/bin/env python3
+
+# erzeuge_min_cost_flow.py
+"""
+Erzeugt das Flussdiagramm zum Graphen-Kapitel:
+
+    bilder_04/kap_graphen_min_cost_flow.svg / .png
+
+Das Vorgaengerbild zeigte die Instanz von Min_Cost_Flow.py korrekt - aber nur
+die Instanz. Kosten und Kapazitaeten standen an den Kanten, der FLUSS nicht.
+Damit fehlte genau das, was das Kapitel erklaert.
+
+Hier wird das Netzwerk geloest und das Ergebnis eingezeichnet:
+
+  * Kantenbeschriftung "Fluss / Kapazitaet, Kosten je Einheit"
+  * Strichstaerke waechst mit dem Fluss
+  * ausgelastete Kanten hervorgehoben, ungenutzte gestrichelt und blass
+  * Knotenpreise (die Dualwerte der Flusserhaltung) an den Knoten
+
+Zwei Dinge werden dadurch sichtbar, die im alten Bild fehlten: Die billige
+Route ueber den Umschlag laeuft voll, und trotzdem muss die teure Direktkante
+Werk_B -> Kunde_2 bedient werden - weil der Umschlagweg dorthin schon
+ausgelastet ist. Genau das ist der Punkt des Abschnitts.
+
+Modell und Loesungsweg sind wortgleich zu Min_Cost_Flow.py, und gerechnet wird
+hier erneut. Das Skript prueft, dass Zielwert und Fluesse zum Programmlauf
+passen - stimmt etwas nicht, bricht es ab.
+
+Aufruf (aus dem Repository-Wurzelverzeichnis):
+    python3 bilder_04/erzeuge_min_cost_flow.py
+
+Benoetigt: numpy, scipy, graphviz (Python-Paket) und das Werkzeug 'dot'
+"""
+
+from __future__ import annotations
+
+import os
+
+import graphviz
+import numpy as np
+from scipy.optimize import linprog
+
+BASIS = os.path.dirname(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)))
+BILDER = os.path.join(BASIS, "bilder_04")
+
+INDIGO, CYAN, VIOLETT, GRUEN, AMBER = (
+    "#4338ca", "#0891b2", "#7c3aed", "#059669", "#b45309")
+TINT = {INDIGO: "#eef2ff", CYAN: "#ecfeff", VIOLETT: "#f5f3ff",
+        GRUEN: "#ecfdf5", AMBER: "#fffbeb"}
+BLASS = "#cbd5e1"
+
+# --- Netzwerk: wortgleich zu Min_Cost_Flow.py -------------------------------
+KNOTEN = ["Werk_A", "Werk_B", "Umschlag", "Kunde_1", "Kunde_2"]
+KANTEN = [
+    ("Werk_A",   "Umschlag", 2.0, 15),
+    ("Werk_A",   "Kunde_1",  5.0, 10),
+    ("Werk_B",   "Umschlag", 4.0, 10),
+    ("Werk_B",   "Kunde_2",  6.0, 10),
+    ("Umschlag", "Kunde_1",  1.0, 20),
+    ("Umschlag", "Kunde_2",  3.0, 10),
+]
+SALDO = {"Werk_A": 20, "Werk_B": 10, "Umschlag": 0, "Kunde_1": -15, "Kunde_2": -15}
+
+ERWARTETE_KOSTEN = 140.0        # aus dem abgedruckten Programmlauf
+
+
+def loese():
+    """Flussproblem als LP - derselbe Aufbau wie im Buchprogramm."""
+    knoten_index = {k: i for i, k in enumerate(KNOTEN)}
+    kosten = np.array([k[2] for k in KANTEN])
+    A_eq = np.zeros((len(KNOTEN), len(KANTEN)))
+    for e, (von, nach, _, _) in enumerate(KANTEN):
+        A_eq[knoten_index[von], e] = +1.0
+        A_eq[knoten_index[nach], e] = -1.0
+    b_eq = np.array([SALDO[k] for k in KNOTEN], dtype=float)
+    schranken = [(0, k[3]) for k in KANTEN]
+    ergebnis = linprog(c=kosten, A_eq=A_eq, b_eq=b_eq, bounds=schranken,
+                       method="highs")
+    if not ergebnis.success:
+        raise SystemExit(f"Nicht loesbar: {ergebnis.message}")
+    return float(ergebnis.fun), np.asarray(ergebnis.x), np.asarray(ergebnis.eqlin.marginals)
+
+
+def zahl(wert: float) -> str:
+    text = f"{wert:.2f}".rstrip("0").rstrip(".")
+    if text in ("-0", "-"):
+        text = "0"
+    return text.replace(".", ",")
+
+
+def zeichne(gesamtkosten: float, fluss: np.ndarray, preise: np.ndarray) -> None:
+    punkt = graphviz.Digraph(format="svg")
+    punkt.attr(rankdir="LR", splines="spline", nodesep="0.5", ranksep="1.1",
+               fontname="DejaVu Sans", bgcolor="transparent", fontsize="12",
+               labelloc="t",
+               label=(f"Kostenminimaler Fluss: {zahl(gesamtkosten)} € für 30 Einheiten\\n"
+                      "Kantenbeschriftung: Fluss / Kapazität, Kosten je Einheit"))
+    punkt.attr("node", fontname="DejaVu Sans", fontsize="10")
+    punkt.attr("edge", fontname="DejaVu Sans", fontsize="9")
+
+    preis_von = dict(zip(KNOTEN, preise))
+    for name in KNOTEN:
+        saldo = SALDO[name]
+        if saldo > 0:
+            farbe, rolle = GRUEN, f"Angebot +{saldo}"
+        elif saldo < 0:
+            farbe, rolle = INDIGO, f"Bedarf {saldo}"
+        else:
+            farbe, rolle = VIOLETT, "Durchleitung"
+        punkt.node(name, f"{name.replace('_', ' ')}\\n{rolle}\\n"
+                         f"Knotenpreis {zahl(preis_von[name])} €",
+                   shape="box", style="filled,rounded", fillcolor=TINT[farbe],
+                   color=farbe, penwidth="2.0", margin="0.16,0.09")
+
+    for (von, nach, kosten, kapazitaet), menge in zip(KANTEN, fluss):
+        voll = menge > kapazitaet - 1e-7
+        leer = menge < 1e-7
+        beschriftung = (f"{zahl(menge)} / {kapazitaet}, {zahl(kosten)} €"
+                        + ("  ⟵ voll" if voll else ""))
+        if leer:
+            punkt.edge(von, nach, label=f"{beschriftung}  (ungenutzt)",
+                       color=BLASS, fontcolor="#94a3b8", style="dashed",
+                       penwidth="1.0")
+        else:
+            punkt.edge(von, nach, label=beschriftung,
+                       color=AMBER if voll else CYAN,
+                       fontcolor=AMBER if voll else "#334155",
+                       penwidth=f"{1.0 + 3.0 * menge / kapazitaet:.1f}")
+
+    os.makedirs(BILDER, exist_ok=True)
+    for endung in ("svg", "png"):
+        punkt.format = endung
+        pfad = punkt.render(os.path.join(BILDER, "kap_graphen_min_cost_flow"),
+                            cleanup=True)
+        print(f"geschrieben: {pfad}")
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    gesamtkosten, fluss, preise = loese()
+    print(f"Minimale Transportkosten: {gesamtkosten:.2f} EUR")
+    for (von, nach, kosten, kapazitaet), menge in zip(KANTEN, fluss):
+        marke = " (VOLL)" if menge > kapazitaet - 1e-7 else ""
+        print(f"  {von:9} -> {nach:9} {menge:6.1f} / {kapazitaet:3}{marke}")
+
+    if abs(gesamtkosten - ERWARTETE_KOSTEN) > 1e-6:
+        raise SystemExit(f"FEHLER: Zielwert {gesamtkosten} weicht vom "
+                         f"abgedruckten Programmlauf ({ERWARTETE_KOSTEN}) ab.")
+    zeichne(gesamtkosten, fluss, preise)