diff --git a/internal/domain/recipe/recipe_generate_manager.go b/internal/domain/recipe/recipe_generate_manager.go index 405e4fe..6e16a67 100644 --- a/internal/domain/recipe/recipe_generate_manager.go +++ b/internal/domain/recipe/recipe_generate_manager.go @@ -33,10 +33,11 @@ func NewRecipeGenerateManager(ctx context.Context) RecipeGenerateManager { } const ( - // 内部虚拟填充料的名称，用于线性规划计算，不应出现在最终配方中。 + // internalFillerRawMaterialName 是内部虚拟填充料的名称。 + // 该填充料用于线性规划计算，确保总比例为100%，但不会出现在最终配方中。 internalFillerRawMaterialName = "内部填充料_InternalFiller" - // 内部虚拟填充营养素的ID，用于关联填充料，确保其不与实际营养素冲突。 - // 使用 math.MaxUint32 作为一个极大的、不可能与实际ID冲突的值。 + // internalFillerNutrientID 是内部虚拟填充营养素的ID。 + // 使用 math.MaxUint32 作为一个极大的、不可能与实际ID冲突的值，用于关联填充料。 internalFillerNutrientID = math.MaxUint32 ) @@ -50,13 +51,14 @@ func (r *recipeGenerateManagerImpl) GenerateRecipe(ctx context.Context, pigType return nil, errors.New("无法生成配方：猪类型未设置营养需求") } - // 剔除无用原料 - // 收集猪类型所有有需求的营养素ID (包括min_requirement或max_requirement不为0的) + // 收集猪类型所有有需求的营养素ID (包括min_requirement或max_requirement不为0的)。 + // 用于后续过滤掉完全不相关的原料。 requiredNutrientIDs := make(map[uint32]bool) for _, req := range pigType.PigNutrientRequirements { requiredNutrientIDs[req.NutrientID] = true } + // 过滤掉那些不包含猪类型任何所需营养素的原料。 var filteredMaterials []models.RawMaterial for _, mat := range materials { hasRelevantNutrient := false @@ -100,11 +102,11 @@ func (r *recipeGenerateManagerImpl) GenerateRecipe(ctx context.Context, pigType // 2. 准备数据结构 // --------------------------------------------------------- - // 映射: 为了快速查找原料的营养含量 [RawMaterialID][NutrientID] => Value + // materialNutrients 映射: 为了快速查找原料的营养含量 [RawMaterialID][NutrientID] => Value materialNutrients := make(map[uint32]map[uint32]float64) - // 映射: 原料ID到矩阵列索引的映射 (前 N 列对应 N 种原料) + // materialIndex 映射: 原料ID到矩阵列索引的映射 (前 N 列对应 N 种原料) materialIndex := make(map[uint32]int) - // 列表: 记录原料ID以便结果回溯 + // materialIDs 列表: 记录原料ID以便结果回溯 materialIDs := make([]uint32, len(materials)) for i, m := range materials { @@ -117,16 +119,13 @@ func (r *recipeGenerateManagerImpl) GenerateRecipe(ctx context.Context, pigType } } - // 识别约束数量 - // 约束 1: 总重量 = 1 (100%) - // 约束 2..N: 营养素下限 (Min) - // 约束 N..M: 营养素上限 (Max, 仅当 Max > 0 时) - type constraintInfo struct { + // nutrientConstraints 存储营养素的下限和上限约束信息。 + type nutrientConstraintInfo struct { isMax bool // true=上限约束(<=), false=下限约束(>=) nutrientID uint32 limit float64 } - var constraints []constraintInfo + var nutrientConstraints []nutrientConstraintInfo // 添加营养约束 for _, req := range pigType.PigNutrientRequirements { @@ -135,22 +134,22 @@ func (r *recipeGenerateManagerImpl) GenerateRecipe(ctx context.Context, pigType continue } - // 下限约束 (Value >= Min) + // 添加下限约束 (Value >= Min) // 逻辑: Sum(Mat * x) >= Min -> Sum(Mat * x) - slack = Min - constraints = append(constraints, constraintInfo{ + nutrientConstraints = append(nutrientConstraints, nutrientConstraintInfo{ isMax: false, nutrientID: req.NutrientID, limit: float64(req.MinRequirement), }) - // 上限约束 (Value <= Max) + // 添加上限约束 (Value <= Max) // 逻辑: Sum(Mat * x) <= Max -> Sum(Mat * x) + slack = Max if req.MaxRequirement > 0 { // 简单的校验，如果 Min > Max 则是逻辑矛盾，直接报错 if req.MinRequirement > req.MaxRequirement { return nil, fmt.Errorf("营养素 %d 的需求配置无效: 最小需求 (%f) 大于最大需求 (%f)", req.NutrientID, req.MinRequirement, req.MaxRequirement) } - constraints = append(constraints, constraintInfo{ + nutrientConstraints = append(nutrientConstraints, nutrientConstraintInfo{ isMax: true, nutrientID: req.NutrientID, limit: float64(req.MaxRequirement), @@ -158,19 +157,49 @@ func (r *recipeGenerateManagerImpl) GenerateRecipe(ctx context.Context, pigType } } + // maxAdditionConstraints 存储每个原料的最大添加比例约束 (x_i <= limit)。 + type maxAdditionConstraintInfo struct { + materialColIndex int // 原料在 A 矩阵中的列索引 + limit float64 + } + var maxAdditionConstraints []maxAdditionConstraintInfo + + // 遍历所有原料，包括填充料，添加 MaxAdditionRatio 约束 + for _, mat := range materials { + // 填充料不应受 MaxAdditionRatio 限制 + if mat.ID == fillerRawMaterial.ID { + continue + } + + // 只有当 MaxAdditionRatio >= 0 时才添加约束。 + // 如果 MaxAdditionRatio 为 0，表示该原料最大添加比例为 0%，即不能添加。 + // 如果 MaxAdditionRatio 为正数，则为实际限制。 + if mat.MaxAdditionRatio >= 0 { + materialColIndex, ok := materialIndex[mat.ID] + if !ok { + return nil, fmt.Errorf("内部错误：未找到原料 %d (%s) 的列索引", mat.ID, mat.Name) + } + maxAdditionConstraints = append(maxAdditionConstraints, maxAdditionConstraintInfo{ + materialColIndex: materialColIndex, + limit: float64(mat.MaxAdditionRatio), + }) + } + } + // --------------------------------------------------------- // 3. 构建线性规划矩阵 (Ax = b) 和 目标函数 (c) // --------------------------------------------------------- - // 变量总数 = 原料数量 + 松弛变量数量 - // 松弛变量数量 = 约束数量 (每个不等式约束需要一个松弛变量) - // 注意：总量约束 (Sum=1) 是等式，理论上不需要松弛变量，但在单纯形法标准型中通常处理为 Ax=b numMaterials := len(materials) // 此时已包含填充料 - numSlack := len(constraints) + numNutrientConstraints := len(nutrientConstraints) + numMaxAdditionConstraints := len(maxAdditionConstraints) + + // 松弛变量数量 = 营养约束数量 + 最大添加比例约束数量 + numSlack := numNutrientConstraints + numMaxAdditionConstraints numCols := numMaterials + numSlack - // 行数 = 1 (总量约束) + 营养约束数量 - numRows := 1 + len(constraints) + // 行数 = 1 (总量约束) + 营养约束数量 + 最大添加比例约束数量 + numRows := 1 + numNutrientConstraints + numMaxAdditionConstraints // A: 约束系数矩阵 A := mat.NewDense(numRows, numCols, nil) @@ -179,34 +208,38 @@ func (r *recipeGenerateManagerImpl) GenerateRecipe(ctx context.Context, pigType // c: 成本向量 (目标函数系数) c := make([]float64, numCols) - // --- 填充 c (成本) --- + // 填充 c (成本) for i, m := range materials { c[i] = float64(m.ReferencePrice) } // 松弛变量的成本为 0，Go 默认初始化为 0，无需操作 - // --- 填充 Row 0: 总量约束 (Sum(x) = 1) --- + // 填充 Row 0: 总量约束 (Sum(x) = 1) // 系数: 所有原料对应列为 1，松弛变量列为 0 for j := 0; j < numMaterials; j++ { A.Set(0, j, 1.0) } b[0] = 1.0 - // --- 填充营养约束行 --- - for i, cons := range constraints { - rowIndex := i + 1 // 0行被总量约束占用，所以从1开始 - slackColIndex := numMaterials + i // 松弛变量列紧跟在原料列之后 + // currentConstraintRowIndex 记录当前正在填充的约束行索引，从1开始（0行被总量约束占用）。 + currentConstraintRowIndex := 1 + + // 填充营养约束行 + for i, cons := range nutrientConstraints { + rowIndex := currentConstraintRowIndex + i + // 营养约束的松弛变量列紧跟在原料列之后 + slackColIndex := numMaterials + i b[rowIndex] = cons.limit - // 1. 设置原料系数 + // 设置原料系数 for j, m := range materials { // 获取该原料这种营养素的含量，如果没有则为0 val := materialNutrients[m.ID][cons.nutrientID] A.Set(rowIndex, j, val) } - // 2. 设置松弛变量系数 + // 设置松弛变量系数 // 如果是下限 (>=): Sum - s = Limit => s系数为 -1 // 如果是上限 (<=): Sum + s = Limit => s系数为 +1 if cons.isMax { @@ -215,6 +248,19 @@ func (r *recipeGenerateManagerImpl) GenerateRecipe(ctx context.Context, pigType A.Set(rowIndex, slackColIndex, -1.0) } } + currentConstraintRowIndex += numNutrientConstraints // 推进当前约束行索引 + + // 填充 MaxAdditionRatio 约束行 + for i, cons := range maxAdditionConstraints { + rowIndex := currentConstraintRowIndex + i + // MaxAdditionRatio 约束的松弛变量列在营养约束的松弛变量之后 + slackColIndex := numMaterials + numNutrientConstraints + i + + // 约束形式: x_j + s_k = Limit_j (其中 x_j 是原料 j 的比例，s_k 是松弛变量) + A.Set(rowIndex, cons.materialColIndex, 1.0) // 原料本身的系数 + A.Set(rowIndex, slackColIndex, 1.0) // 松弛变量的系数 + b[rowIndex] = cons.limit + } // --------------------------------------------------------- // 4. 执行单纯形法求解 @@ -225,7 +271,7 @@ func (r *recipeGenerateManagerImpl) GenerateRecipe(ctx context.Context, pigType if err != nil { if errors.Is(err, lp.ErrInfeasible) { - return nil, errors.New("无法生成配方：根据提供的原料，无法满足所有营养需求 (无可行解)，请检查原料或营养需求配置") + return nil, errors.New("无法生成配方：根据提供的原料，无法满足所有营养需求或最大添加比例限制 (无可行解)，请检查原料配置、营养需求或最大添加比例") } if errors.Is(err, lp.ErrUnbounded) { return nil, errors.New("计算错误：解无界 (可能数据配置有误，例如某个营养素没有上限约束且成本为负)") @@ -254,15 +300,16 @@ func (r *recipeGenerateManagerImpl) GenerateRecipe(ctx context.Context, pigType // 遍历原料部分的解 (前 numMaterials 个变量) totalPercentage := 0.0 for i := 0; i < numMaterials; i++ { - // 排除内部虚拟填充料 --- + // 排除内部虚拟填充料，不将其加入最终配方 if materialIDs[i] == fillerRawMaterial.ID { - continue // 跳过填充料，不将其加入最终配方 + continue } proportion := x[i] - // 忽略极小值 (浮点数误差) - if proportion < 1e-4 { // 万分之一，即0.01% + // 忽略极小值 (浮点数误差)。 + // 调整过滤阈值到万分之一 (0.01%)，即小于0.0001的比例将被忽略。 + if proportion < 1e-4 { continue } @@ -271,12 +318,14 @@ func (r *recipeGenerateManagerImpl) GenerateRecipe(ctx context.Context, pigType recipe.RecipeIngredients = append(recipe.RecipeIngredients, models.RecipeIngredient{ RawMaterialID: materialIDs[i], - Percentage: float32(proportion), + // 比例: float64 -> float32 + Percentage: float32(proportion), }) } - // 二次校验: 确保实际原料总量不超过 100% (允许小于100%因为填充料被移除) - if totalPercentage > 1.0+1e-3 { // 允许略微超过100%的浮点误差，但不能显著超过 + // 二次校验: 确保实际原料总量不超过 100% (允许小于100%因为填充料被移除)。 + // 允许略微超过100%的浮点误差，但不能显著超过。 + if totalPercentage > 1.0+1e-3 { return nil, fmt.Errorf("计算结果异常：实际原料总量超过 100%% (计算值: %.4f)，请检查算法或数据配置", totalPercentage) } // 如果 totalPercentage 小于 1.0，说明填充料被使用，这是符合预期的。 diff --git a/internal/infra/models/raw_material.go b/internal/infra/models/raw_material.go index ebbee55..5ef9869 100644 --- a/internal/infra/models/raw_material.go +++ b/internal/infra/models/raw_material.go @@ -21,9 +21,10 @@ const ( // RawMaterial 代表一种原料的静态定义，是系统中的原料字典。 type RawMaterial struct { Model - Name string `gorm:"size:100;not null;comment:原料名称"` - Description string `gorm:"size:255;comment:描述"` - ReferencePrice float32 `gorm:"comment:参考价格(kg/元)"` + Name string `gorm:"size:100;not null;comment:原料名称"` + Description string `gorm:"size:255;comment:描述"` + ReferencePrice float32 `gorm:"comment:参考价格(kg/元)"` + MaxAdditionRatio float32 `gorm:"comment:该物质最大添加比例"` // RawMaterialNutrients 关联此原料的所有营养素含量信息 RawMaterialNutrients []RawMaterialNutrient `gorm:"foreignKey:RawMaterialID"` }