如何在GAMS软件中实现求解器并行计算？

GAMS（通用算法建模系统）是一种广泛使用的数学建模和优化软件，广泛应用于能源、金融、交通运输、物流等多个领域。在处理大规模复杂模型时，求解器并行计算可以显著提高求解效率。本文将详细介绍如何在GAMS软件中实现求解器并行计算。

一、GAMS求解器并行计算概述

GAMS支持多种求解器，如CPLEX、Gurobi、IPOPT等。这些求解器都具备并行计算功能，可以充分利用多核处理器加速求解过程。GAMS求解器并行计算主要分为以下几种方式：

求解器内置并行计算：部分求解器支持内置并行计算，如CPLEX和Gurobi。用户只需在模型中添加相应参数即可启用并行计算。
GAMS外部并行计算：对于不支持内置并行计算的求解器，如IPOPT，可以通过GAMS外部并行计算功能实现。用户需要编写一个外部程序，用于管理求解器的并行计算。
GAMS分布式并行计算：GAMS支持分布式并行计算，可以将模型分解为多个子模型，并在多台计算机上并行求解。

二、GAMS求解器内置并行计算

CPLEX内置并行计算

在GAMS中，使用CPLEX求解器时，可以通过以下步骤启用内置并行计算：

（1）在模型中添加以下参数：

$onexit

  set parallel_threads = 4;  ! 设置并行线程数

$offexit

（2）在求解命令中添加以下选项：

model m /all/;

solve m using lp minimizing z;

option solprint = yes;

option limrow = 0, limcol = 0;

option solprint = yes;

Gurobi内置并行计算

在GAMS中，使用Gurobi求解器时，可以通过以下步骤启用内置并行计算：

（1）在模型中添加以下参数：

$onexit

  set parallel_threads = 4;  ! 设置并行线程数

$offexit

（2）在求解命令中添加以下选项：

model m /all/;

solve m using lp minimizing z;

option solprint = yes;

option limrow = 0, limcol = 0;

option solprint = yes;

三、GAMS外部并行计算

对于不支持内置并行计算的求解器，如IPOPT，可以通过以下步骤实现GAMS外部并行计算：

编写外部程序：编写一个C/C++或Python程序，用于启动IPOPT求解器，并管理并行计算。以下是一个简单的C++程序示例：

#include 

#include 

#include 

#include 



int main(int argc, char* argv[]) {

  if (argc != 3) {

    std::cout << "Usage: " << argv[0] << "  " << std::endl;

    return 1;

  }



  std::string model_file = argv[1];

  std::string options_file = argv[2];



  std::vector commands;

  commands.push_back("ipopt");

  commands.push_back("-c");

  commands.push_back(model_file);

  commands.push_back("-o");

  commands.push_back(options_file);



  int result = system(commands.join(" ").c_str());

  if (result != 0) {

    std::cout << "Error running IPOPT" << std::endl;

    return 1;

  }



  return 0;

}

编译外部程序：将上述C++代码保存为ipopt_parallel.cpp，并使用g++编译：

g++ -o ipopt_parallel ipopt_parallel.cpp

在GAMS模型中调用外部程序：在GAMS模型中，使用以下命令调用外部程序：

$call = "ipopt_parallel  ";

四、GAMS分布式并行计算

GAMS支持分布式并行计算，可以将模型分解为多个子模型，并在多台计算机上并行求解。以下是一个简单的示例：

将模型分解为多个子模型：将模型分解为多个子模型，每个子模型对应一个子问题。
在每台计算机上运行GAMS求解器：在每台计算机上运行GAMS求解器，分别求解对应的子问题。
合并子模型的解：将每台计算机上求解器得到的解合并，得到最终解。

通过以上方法，在GAMS软件中实现求解器并行计算，可以有效提高求解效率，降低求解时间。在实际应用中，根据具体问题和求解器特点，选择合适的并行计算方法，以达到最佳求解效果。