Expression 对象与 pyomo 中的布尔值相乘

Question

我目前正在尝试将 pyomo 从 6.5.0 升级到 6.6.2

但是，当我尝试将布尔值与表达式对象相乘时，我遇到了 * 运算符的问题。它对于二进制变量可以正常工作，但对于返回这些错误的本机布尔值则失败：

- TypeError: unsupported operand type(s) for *: '_GeneralExpressionData' and 'bool'
- TypeError: unsupported operand type(s) for *: 'bool' and 'SumExpression'
- TypeError: unsupported operand type(s) for *: 'ScalarExpression' and 'bool'
- TypeError: unsupported operand type(s) for *: 'bool' and 'NPV_SumExpression'

所有这些操作在 6.5.0 中都运行良好，我总是可以通过在乘法之前将布尔值转换为整数来解决它，但这意味着对项目进行大量更改。
为什么不再支持此操作以及如何有效解决此问题？
谢谢

配置：

• Windows 11
• Python 3.11
• Pyomo 6.6.2

工作示例：

import pyomo.environ as pyo
from pyomo.repn.standard_repn import generate_standard_repn
from pyomo.opt import SolverFactory

model = pyo.ConcreteModel()

model.x = pyo.Var([1,2], domain=pyo.NonNegativeReals)
model.exp = pyo.Expression(rule= lambda m: 3*m.x[1] + 4*m.x[2])

model.OBJ = pyo.Objective(expr = 2*model.x[1] + 3*model.x[2])

model.Constraint1 = pyo.Constraint(expr = model.exp >= 1)


def update_expression(attribute, update, add_expression: bool = False):
     original_index = attribute.index_set()

     update_values = (update[index] for index in original_index)

     for index, update_value in zip(original_index, update_values, strict=True):
         attribute[index] = generate_standard_repn(update_value + attribute[index] * add_expression).to_expression()

 model.new_expression = pyo.Expression(rule= lambda _ :-1)

 update_expression(model.exp, model.new_expression, add_expression=True)

 opt = SolverFactory('cbc')
 result = opt.solve(model, tee=True)
 model.display()

用于动态更新表达式的函数示例

Answer 1

这种行为是故意的，您看到的异常是为了捕获建模错误而添加的。问题的关键在于，逻辑运算和代数运算在概念上属于不同的表达系统，不应该混合在一起。例如，“

5 * True

”应该是代数运算（乘法）并返回

5

（假设逻辑状态

True

应映射到数字状态

1

），还是应该是逻辑运算（和）并返回

True

（将

5

映射到

True

后）？ Python 使用前者，这似乎是正确的。不幸的是，在构建表达系统时这会变得更加混乱。考虑：

(m.p >= 5) * 10

如果

m.p

是一个值为 6 的不可变

Param

，那么根据 Python 规则，这个表达式将为 10。不幸的是，如果

m.p

是一个

Var

，你会得到一个表达式，并且该表达式无法写出到任何求解器 [*1]。

随着我们在 Pyomo 中开发和扩展对逻辑表达式的支持（例如，通过 GDP 中的工作以及新的草案约束编程接口），代数和逻辑表达式系统之间的区别变得更加明显。从 Pyomo 6.6 开始，我们在代数表达式（由于历史原因位于

NumericExpression

层次结构中）、逻辑表达式（在

BooleanExpression

层次结构中）和关系表达式（源自

RelationalExpression

）之间进行了强烈区分。两者（关系表达式是具有代数表达式参数的逻辑表达式）。

至于您的用例，而不是：

for index, update_value in zip(original_index, update_values, strict=True):
    attribute[index] = generate_standard_repn(update_value + attribute[index] * add_expression).to_expression()

我会推荐类似的东西：

if add_expression:
    for index, update_value in zip(original_index, update_values, strict=True):
        attribute[index] += update_value
else:
    for index, update_value in zip(original_index, update_values, strict=True):
        attribute[index] = update_value

---

[*1] 从技术上讲，您可以将该表达式写入 NL 文件中，但需要将其转换为

Expr_if(IF_=m.p >= 5, THEN_=10, ELSE_=0)

。虽然您可以发出该表达式，但

m.p == 5

处的不连续性可能会给许多求解器带来问题。