operations_research/README.md

Optimierte Entscheidungsfindung mit Python — Version 04

Quellen, Build-Werkzeuge und Ausgaben des Lehrbuchs Optimierte Entscheidungsfindung mit Python (Autor: Dieter Schlüter). Dieses Verzeichnis ist die Wurzel: Alle Skripte leiten ihre Pfade daraus ab, und alle Befehle unten werden hier ausgeführt.

Dies ist die Bau-Anleitung für das Repository. Der Wegweiser für Leserinnen und Leser des Buchs — Aufbau, Lernpfade, Voraussetzungen — steht in Operations_Research_mit_Python_Version_04/README.md.

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Was hier liegt

Pfad	Rolle
Operations_Research_mit_Python_Version_04/	Quelle: 36 Kapiteldateien (inkl. 5 Teil-Synthesen) + Build-Skripte
bilder_04/	Quelle: Diagramme (SVG/PNG) + erzeuge_*.py-Generatoren
Operations_Research_mit_Python_Version_04.md	generiert: Gesamtdokument (Pandoc-Eingabe)
Operations_Research_mit_Python_Version_04.pdf	generiert: PDF, 760 Seiten
OR_HTML_04/	generiert: Mehrseiten-Website — dieser Ordner wird veröffentlicht
Operations_Research_mit_Python_Version_04_Programme/	generiert: 76 lauffähige Beispielprogramme
Notebooks_04/	generiert: ein Jupyter-Notebook je Kapitel
PLAN.md / PROGRESS.md	das Ziel des Umbaus und der erreichte Stand
pyproject.toml	Abhängigkeiten in Gruppen (finance, large-scale, api, …)
Dockerfile, .dockerignore	zweistufiges Kurs-Image (führt die Programme aus, baut nicht das Buch)
pandoc-defaults-*.yaml, pandoc/	Konfiguration des PDF-Baus

Nur die als Quelle markierten Verzeichnisse werden von Hand bearbeitet. Alles andere wird erzeugt und bei jeder inhaltlichen Änderung neu gebaut — insbesondere gehören Programmänderungen in den Kapitel-Codeblock, nicht in das Programme-Verzeichnis.

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Bauen

cd Version_04

# nur prüfen: Struktur, Querverweise, Codezäune, harte Nummern
python3 Operations_Research_mit_Python_Version_04/build_version_04.py --check

# Gesamtdokument, PDF und Website
python3 Operations_Research_mit_Python_Version_04/build_version_04.py --pdf --html

# Beispielprogramme aus den Kapiteln extrahieren
python3 Operations_Research_mit_Python_Version_04/extract_programme_04.py

Die Website ist danach in OR_HTML_04/ vollständig und selbstgenügsam — alle Verweise zeigen auf Unterverzeichnisse (assets/, bilder_04/, katex/, Notebooks_04/). Der Ordner lässt sich unverändert auf einen Webserver kopieren.

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Voraussetzungen

Python-Pakete — alles auf einen Schlag, wie im Buch abgedruckt (requirements.txt):

python3 -m venv .venv && source .venv/bin/activate
pip install -r Operations_Research_mit_Python_Version_04_Programme/requirements.txt

Wer eine schlanke Umgebung möchte, nimmt stattdessen pyproject.toml mit seinen Gruppen — die Grundausstattung trägt den Großteil des Buchs:

pip install -e .                  # numpy, scipy, pandas, matplotlib, openpyxl, pydantic, ortools, cvxpy
pip install -e ".[finance]"       # scikit-learn, yfinance
pip install -e ".[large-scale]"   # highspy, Pyomo, linopy, polars
pip install -e ".[api]"           # fastapi, uvicorn, httpx
pip install -e ".[figures]"       # plotly, graphviz — nur zum Neuerzeugen der Diagramme
pip install -e ".[dev]"           # pytest

ortools steht in der Grundausstattung, highspy erst in [large-scale]. Das ist Absicht: Beide bringen eine eigene HiGHS-Kopie mit und vertragen sich nicht im selben Prozess. Wer die Grundausstattung installiert, kann in den Konflikt gar nicht geraten — cvxpy zieht highspy nicht nach, erkennt es aber, sobald [large-scale] es mitgebracht hat.

graphviz fehlt in der requirements.txt — es wird allein von bilder_04/erzeuge_architektur_diagramme.py gebraucht, nicht von den Beispielprogrammen, und steht darum nur in [figures].

Oder im Container

Wer nichts installieren will, baut das Kurs-Image:

docker build -t or-mit-python .
docker run --rm or-mit-python Installationstest.py
docker run --rm or-mit-python Rucksack.py
docker run --rm -it or-mit-python                        # Python-Eingabe
docker run --rm -v "$PWD/ausgabe:/buch/output" or-mit-python Excel_Bruecke.py

Zweistufiger Bau: Die erste Stufe übersetzt die Abhängigkeiten in eine virtuelle Umgebung und braucht dafür einen Compiler, die zweite kopiert nur das Ergebnis — die Bauumgebung landet nicht im Image. Enthalten sind die Gruppen finance, large-scale, api und dev; figures fehlt bewusst, weil es zusätzlich Graphviz verlangt und nur dem Neuerzeugen der Diagramme dient.

Das Image führt die Programme aus, es baut das Buch nicht. Für PDF und Website braucht es pandoc, xelatex und inkscape — zusammen über ein Gigabyte, ohne Nutzen für jemanden, der die Beispiele durchrechnen will.

Zwei Punkte, die nicht offensichtlich sind: Das Image enthält ortools und highspy, obwohl sie sich nicht gemeinsam importieren lassen — der Konflikt wird zur Laufzeit durch getrennte Prozesse gelöst, nicht durch Weglassen. Und libgomp1 muss im schlanken Basis-Image nachinstalliert werden, sonst scheitert der erste Solveraufruf mit libgomp.so.1: cannot open shared object file.

Externe Werkzeuge, je nachdem, was gebaut werden soll:

Werkzeug	wofür	ohne es
pandoc (≥ 3.0)	PDF und Website	--pdf/--html scheitern; --check läuft
xelatex + texindy	PDF	kein PDF; Website unberührt
inkscape	SVG-Grafiken im PDF	LaTeX bricht bei \includesvg ab
dot (Graphviz)	5 der 15 Bildgeneratoren	nur beim Neuerzeugen dieser Diagramme nötig

OR_HTML_04/katex/ ist externes Material und wird von keinem Skript erzeugt. Fehlt es, bleiben die Formeln auf der Website ungesetzt.

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Zwei Werte, die beim Veröffentlichen zu setzen sind

1. COLAB_BASIS_URL in Operations_Research_mit_Python_Version_04/build_version_04.py. Sie trägt Kontoname und Repository-Name; die 25 Colab-Badges auf den Kapitelseiten hängen daran. Der Pfadteil Notebooks_04/… wird relativ zur Repository-Wurzel aufgelöst und stimmt bereits. Ein Leerstring schaltet die Badges ab.
2. Nichts weiter. Alle übrigen Pfade sind relativ.

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Warum die PDF-Konfiguration doppelt vorliegt

pandoc-defaults-basis.yaml ist eine Kopie der Benutzerdatei ~/.config/pandoc/defaults.yaml (Schriften, Geometrie, Seitenlayout) — mit relativem Pfad auf pandoc/header-includes.tex statt des absoluten, der dort steht. Ohne diese Kopie könnte ein frischer Klon kein PDF bauen. build_version_04.py bevorzugt sie und fällt auf die Benutzerdatei zurück, falls sie fehlt.

pandoc-defaults-buch.yaml enthält die projektspezifischen Überschreibungen (Inhaltsverzeichnis und Nummerierung werden im Markdown selbst erzeugt, -shell-escape für \includesvg). Die eigentliche Buchtypografie steht in bilder_04/or_pdf_header.tex.

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Verlauf

Version 04 baut das Werk vom Nachschlagewerk zum Kursbegleiter um; alle sechs Phasen sind abgeschlossen. Was geplant war, steht in PLAN.md; was erreicht ist und woran man das nachprüft, in PROGRESS.md — einschließlich der Funde unterwegs und der Regeln, die sich daraus ergeben haben. Wer hier weiterarbeitet, liest beide zuerst.