LINGO软件的基本使用方法_精品文档.ppt

1、LINGO软件简介软件简介常用优化软件常用优化软件 1.LINDO/LINGO软件软件2.MATLAB优化工具箱优化工具箱/Mathematic的优化功能的优化功能3.SAS(统计分析统计分析)软件的优化功能软件的优化功能4.EXCEL软件的优化功能软件的优化功能MATLABMATLAB优化工具箱优化工具箱能求解的优化模型能求解的优化模型优化工具箱优化工具箱3.0(MATLAB 7.0 R14)连续优化连续优化离散优化离散优化无约束优化无约束优化非线性非线性极小极小fminunc非光滑非光滑(不可不可微微)优化优化fminsearch非线性非线性方方程程(组组)fzerofsolve全局全局优

2、化优化暂缺暂缺非线性非线性最小二乘最小二乘lsqnonlinlsqcurvefit线性规划线性规划linprog纯纯0-1规划规划 bintprog一般一般IP(暂缺暂缺)非线性规划非线性规划fminconfminimaxfgoalattainfseminf上下界约束上下界约束fminbndfminconlsqnonlinlsqcurvefit约束线性约束线性最小二乘最小二乘lsqnonneglsqlin约束优化约束优化二次规划二次规划quadprogLINDO LINDO 公司软件产品简要介绍公司软件产品简要介绍 美国芝加哥美国芝加哥(Chicago)大学的大学的Linus Schrage教

3、授于教授于1980年前后开发年前后开发,后来成立后来成立 LINDO系统公司（系统公司（LINDO Systems Inc.），），网址：网址：http:/ LINDO:Linear INteractive and Discrete Optimizer (V6.1)LINDO API:LINDO Application Programming Interface(V4.1)LINGO:Linear INteractive General Optimizer (V10.0)Whats Best!:(SpreadSheet e.g.EXCEL)(V8.0)演演示示(试用试用)版、高级版、超级版、工

4、业版、扩展版版、高级版、超级版、工业版、扩展版（求解（求解问题规模问题规模和和选件选件不同）不同）LINDO/LINGO软件能求解的模型软件能求解的模型优化优化线性规划线性规划非线性规划非线性规划二次规划二次规划连续优化连续优化整数规划整数规划 LINDOLINGOLINGO软件的功能与特点软件的功能与特点LINGO模型的优点模型的优点 集成了线性集成了线性(非线性非线性)/连续连续(整数整数)优化功能优化功能 具有多点搜索具有多点搜索/全局优化功能全局优化功能 提供了灵活的编程语言提供了灵活的编程语言(矩阵生成器矩阵生成器)，可方便地，可方便地输入模型输入模型 提供与其他数据文件的接口提供与

5、其他数据文件的接口 提供与其他编程语言的接口提供与其他编程语言的接口 LINDO API 可用于自主开发可用于自主开发 运行速度较快运行速度较快 LP QP NLP IP 全局优化全局优化(选选)ILP IQP INLP LINGOLINGO软件的求解过程软件的求解过程 LINGO预处理程序预处理程序线性优化求解程序线性优化求解程序非线性优化求解程序非线性优化求解程序分枝定界管理程序分枝定界管理程序1.确定常数确定常数2.识别类型识别类型1.单纯形算法单纯形算法2.内点算法内点算法(选选)1、顺序线性规划法、顺序线性规划法(SLP)2、广义既约梯度法、广义既约梯度法(GRG)(选选)3、多点搜

6、索、多点搜索(Multistart)(选选)建模时需要注意的几个基本问题建模时需要注意的几个基本问题 1、尽量使用实数优化，减少整数约束和整数变量尽量使用实数优化，减少整数约束和整数变量2、尽量使用光滑优化，减少非光滑约束的个数尽量使用光滑优化，减少非光滑约束的个数 如：尽量少使用绝对值、符号函数、多个变量求最如：尽量少使用绝对值、符号函数、多个变量求最大大/最小值、四舍五入、取整函数等最小值、四舍五入、取整函数等3、尽量使用线性模型，减少非线性约束和非线性变量尽量使用线性模型，减少非线性约束和非线性变量的个数的个数 （如（如x/y 5 改为改为x5y）4、合理设定变量上下界，尽可能给出变量初

7、始值合理设定变量上下界，尽可能给出变量初始值 5、模型中使用的参数数量级要适当模型中使用的参数数量级要适当 (如小于如小于103)LINGO软件的基本使用方法软件的基本使用方法1.LINGO入门入门安装文件安装文件20M多一点，需要接受安装协议、选择安装多一点，需要接受安装协议、选择安装目录（缺省目录（缺省C:LINGO8）。）。LINGO软件的安装软件的安装安装过程安装过程:与一般与一般WindowsWindows程序类似程序类似.第一次运行时提示输入授权密码，如图：第一次运行时提示输入授权密码，如图：LINGO软件的主要特色软件的主要特色两种命令模式两种命令模式Windows模式模式：通过

8、下拉式菜单命令驱动通过下拉式菜单命令驱动LINGO运运行（多数菜单命令有快捷键，常用的菜单命令有快捷行（多数菜单命令有快捷键，常用的菜单命令有快捷按钮），图形界面，使用方便；按钮），图形界面，使用方便；命令行命令行 模式：仅在命令窗口模式：仅在命令窗口(Command Window)下操作，下操作，通过输入行命令驱动通过输入行命令驱动LINGO运行运行。(这里主要介绍这种模式这里主要介绍这种模式)LINGO界界面简介面简介LINGOLINGO的界面的界面LINGO软件的主窗口（用软件的主窗口（用户界面），所有其他窗口户界面），所有其他窗口都在这个窗口之内。都在这个窗口之内。模型窗口（模型窗口（

9、Model Window），用于输入），用于输入LINGO优化模型（即优化模型（即LINGO程序）。程序）。状态行（最左边显状态行（最左边显示示“Ready”，表，表示示“准备就绪准备就绪”）当前时间当前时间 当前光标当前光标的位置的位置 LINGOLINGO的文件类型的文件类型.LG4：LINGO格式的模型文件，保存了模型窗口中所格式的模型文件，保存了模型窗口中所能够看到的所有文本和其他对象及其格式信息；能够看到的所有文本和其他对象及其格式信息；.LNG：文本格式的模型文件，不保存模型中的格式信：文本格式的模型文件，不保存模型中的格式信息（如字体、颜色、嵌入对象等）；息（如字体、颜色、嵌入对

10、象等）；.LDT：LINGO数据文件；数据文件；.LTF：LINGO命令脚本文件；命令脚本文件；.LGR：LINGO报告文件；报告文件；.LTX：LINDO格式的模型文件；格式的模型文件；.MPS：示：示MPS（数学规划系统）格式的模型文件。（数学规划系统）格式的模型文件。除除“LG4”文件外，文件外，另外几种格式的文件另外几种格式的文件都是普通的文本文件，都是普通的文本文件，可以用任何文本编辑可以用任何文本编辑器打开和编辑。器打开和编辑。运行状态窗口运行状态窗口Variables（变量数量）：（变量数量）：变量总数（变量总数（Total）、）、非线性变量数（非线性变量数（Nonlinear）

11、、）、整数变量数（整数变量数（Integer）。）。Constraints（约束数量）：（约束数量）：约束总数（约束总数（Total）、）、非线性约束个数非线性约束个数(Nonlinear)。Nonzeros（非零系数数量）：（非零系数数量）：总数（总数（Total）、）、非线性项系数个数非线性项系数个数(Nonlinear)。Generator Memory Used(K)(内存使用内存使用量量)Elapsed Runtime(hh:mm:ss)（求解花费的时间）（求解花费的时间）运行状态窗口运行状态窗口求解求解器器(求求解程解程序序)状状态框态框当前模型的类型当前模型的类型:LP，QP，I

12、LP，IQP，PILP，PIQP，NLP，INLP，PINLP（以（以I开头表示开头表示IP，以，以PI开头表示开头表示PIP）当前解的状态当前解的状态:Global Optimum,Local Optimum,Feasible,Infeasible“(不可行不可行),Unbounded“(无界无界),Interrupted“(中断中断),Undetermined“(未确定未确定)解的目标函数值解的目标函数值 当前约束不满足的总量当前约束不满足的总量目前为止的目前为止的迭代次数迭代次数 运行状态窗口运行状态窗口扩展扩展的求的求解器解器(求求解程解程序序)状态状态框框使用的特殊求解程序使用的特殊

13、求解程序:B-and-B(分枝定界算法分枝定界算法)Global(全局最优求解程序全局最优求解程序)Multistart(用多个初始点求解的程序用多个初始点求解的程序)目前为止找到的可行目前为止找到的可行解的最佳目标函数值解的最佳目标函数值 目标函数值的界目标函数值的界 特殊求解程序当前运行步数：特殊求解程序当前运行步数：分枝数分枝数(对对B-and-B程序程序)；子问题数子问题数(对对Global程序程序)；初始点数初始点数(对对Multistart程序程序)有效步数有效步数 一个简单的一个简单的LINGO程序程序例例1 直接用LINGO来解如下二次规划问题：输入窗口如下：输入窗口如下：程序

14、语句输入的备注：程序语句输入的备注：LINGO总是根据总是根据“MAX=”或或“MIN=”寻找目标函数，寻找目标函数，而除注释语句和而除注释语句和TITLE语句外的其他语句都是约束条语句外的其他语句都是约束条件，因此语句的顺序并不重要件，因此语句的顺序并不重要。限定变量取整数值的语句为限定变量取整数值的语句为“GIN(X1)”和和“GIN(X2)”。LINGO中函数一律需要以中函数一律需要以“”开头，其中整型变量开头，其中整型变量函数是函数是BIN、GIN和上下界限定函数是和上下界限定函数是FREE、SUB、SLB。输出结果：输出结果：运行菜单命令运行菜单命令“LINGO|Solve”最优整数

15、解最优整数解X=(35，65)最大利润最大利润=11077.5 输出结果备注：输出结果备注：通过菜单“WINDOW|Status Window”看到状态窗口，可看到最佳目标值“Best Obj”与问题的上界“Obj Bound”已经是一样的，当前解的最大利润与这两个值非常接近，是计算误差引起的。如果采用全局最优求解程序(后面介绍)，可以验证它就是全局最优解。LINGO是将它作为PINLP(纯整数非线性规划)来求解，因此找到的是局部最优解。一个简单的一个简单的LINGO程序程序LINGO的基本用法的几点注意事项的基本用法的几点注意事项 LINGO中不区分大小写字母；变量和行名可以超过8个字符，但

16、不能超过32个字符，且必须以字母开头。用LINGO解优化模型时已假定所有变量非负(除非用限定变量取值范围的函数free或sub或slb另行说明)。变量可以放在约束条件的右端(同时数字也可放在约束条件的左端)。但为了提高LINGO求解时的效率，应尽可能采用线性表达式定义目标和约束(如果可能的话)。语句是组成LINGO模型的基本单位,每个语句都以分号结尾，编写程序时应注意模型的可读性。例如：一行只写一个语句，按照语句之间的嵌套关系对语句安排适当的缩进，增强层次感。以感叹号开始的是说明语句(说明语句也需要以分号结束)）。2.在在LINGO中使用集合中使用集合 集合的基本用法和集合的基本用法和LINGO模型的基本要素模型的基本要素 理解理解LINGO建模语言最重要的是理解集合（建模语言最重要的是理解集合（Set）及其）及其属性（属性（Attribute）的概念。）的概念。例例2.SAILCO公司需要决定下四个季度的帆船生产量。公司需要决定下四个季度的帆船生产量。下四个季度的帆船需求量分别是下四个季度的帆船需求量分别是40条，条，60条，条，75条，条，25条，这些需求必须按时满足。每个季度正常