HiGHS 求解器文档

 


HiGHS 是开源的高性能线性规划(LP)和混合整数规划(MIP)求解器,由英国爱丁堡大学等机构主导开发,基于 MIT 开源许可证,可免费用于学术和商业用途。

引言

HiGHS 是一款面向大规模 LP 和 MIP 的高性能开源求解器。它集成了单纯形法(Simplex)、内点法(Interior Point Method)以及 MIP 分支定界(Branch-and-Bound)算法。

主要特点:

  • 快速:经过深度优化的数值线性代数内核和稀疏矩阵处理技术
  • 开源免费:MIT 许可证,无任何使用限制
  • 支持 LP 和 MIP:线性规划和混合整数线性规划
  • 可大规模并行:内点法和 MIP 均支持多线程
  • GAMS 集成:通过 GAMS 求解器接口无缝集成

使用方法

在 GAMS 中调用 HiGHS:

OPTION LP = HIGHS;
OPTION MIP = HIGHS;

设置完成后,GAMS 会在 SOLVE 语句中自动调用 HiGHS 求解。

MODEL transport /ALL/;
OPTION LP = HIGHS;
SOLVE transport USING LP MINIMIZING z;

选项规格

GAMS/HiGHS 支持 GAMS 标准参数:ResLim(时间限制)、IterLim(迭代限制)、OptCA(绝对间隙)、OptCR(相对间隙)。

选项可通过 HiGHS 选项文件(highs.opt)指定,使用 OPTION HIGHS = "选项名=值" 进行设置。

highs.opt 文件示例:

parallel on
time_limit 3600
solver ipm
presolve on
output_level 1

MIP 部分求解

HiGHS 可以基于 GAMS 提供的初始变量值尝试为 MIP 寻找可行解。通过 GAMS 选项 partialsol 控制:

  • 0:不传递任何变量值
  • 1:传递所有二值和整数变量值,锁定后寻找可行解
  • 2(默认):如果解可行,传递所有变量值尝试改进;否则传递整数变量值后求解
  • 3:传递所有变量值,让 HiGHS 尝试寻找改进的解
  • 4:传递所有二值和整数变量值(不锁定),依据这些值寻找可行解

不可约不可行子集(IIS)

如果 LP 不可行,HiGHS 能够识别导致不可行的约束和变量子集(不可约不可行子集,IIS)。通过 GAMS 选项 iis 启用:

  • 0(默认):不计算 IIS
  • 1:求解后若不可行则计算 IIS
  • 2:不求解原问题直接计算 IIS

启用后,HiGHS 会在输出中标识导致不可行的约束和变量,帮助用户诊断模型问题。

选项列表

HiGHS 提供了丰富的求解控制选项。常见选项包括:

选项名描述默认值
solver求解算法:simplex(单纯形法)、ipm(内点法)、choose(自动选择)choose
presolve启用/关闭预处理(on/off)on
parallel启用/关闭并行计算(on/off)off
time_limit求解时间上限(秒)无限制
output_level输出详细程度(0=无, 1=简要, 2=详细, 3=极详细)1
mip_gapMIP 相对最优性间隙0.0001
mip_abs_gapMIP 绝对最优性间隙GAMS optca
dual_feasibility_tolerance对偶可行性容差1e-07
ipm_optimality_tolerance内点法最优性容差1e-08
ipm_iteration_limit内点法迭代限制GAMS iterlim
simplex_strategy单纯形策略(0=原始, 1=对偶, 4=自动)4
iisIIS 计算(0=不计算, 1=求解后计算, 2=不求解计算)0
infinite_bound视为无穷大的约束边界阈值1e+20
large_matrix_value视为无穷大的矩阵元素阈值1e+15
use_implied_bounds是否使用隐含边界0

更多选项及详细说明请参考 GAMS 官方 HiGHS 文档

 

 

 

 

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