本文介绍如何在or-tools cp求解器中高效实现分阶段时间限制策略。针对用户提出的在`time_limit_1`内寻找最优解，若无解则在`time_limit_2`内寻找首个可行解的需求，我们提出一种优化方法。通过设置总时间限制并结合自定义解决方案回调，可以在满足特定条件时提前终止求解过程，避免重复计算，从而显著提升求解效率。
传统分阶段求解的低效性分析
在优化问题求解中，有时我们需要实现分阶段的时间限制策略。例如，首先在一个较短的时间段（time_limit_1）内尝试找到最优解，如果在这个阶段没有找到任何解，则在第二个时间段（time_limit_2）内继续搜索，直到找到第一个可行解为止。
用户在实践中常遇到的问题是，当time_limit_1结束后若无解，他们会重启求解器，并设置新的时间限制来执行第二阶段搜索。这种方法的主要缺点在于：
- 计算资源浪费： CP求解器在搜索过程中会积累大量的启发式信息、剪枝状态和搜索树历史。重启求解器意味着这些宝贵的计算成果被完全丢弃，第二阶段的搜索必须从头开始，效率低下。
- 复杂的状态管理： 需要外部逻辑来判断第一阶段是否找到解，并据此决定是否启动第二阶段，增加了代码的复杂性。
优化策略：统一时间限制与自定义解决方案回调
为了克服上述低效性，OR-Tools CP求解器提供了一种更优雅和高效的解决方案：设置一个统一的总时间限制，并结合自定义的cp_model.CpSolverSolutionCallback来智能地控制求解过程。
核心思想如下：
- 设置总时间限制： 将求解器的总运行时间设置为 time_limit_1 + time_limit_2。这样，求解器可以持续工作，不会丢失任何内部状态。
- 利用解决方案回调： 创建一个继承自 cp_model.CpSolverSolutionCallback 的自定义回调类。该回调会在每次找到一个可行解时被调用，我们可以在其中实现自定义的逻辑来判断当前所处阶段以及是否需要终止搜索。
这种方法允许求解器在整个过程中保持其内部搜索状态，从而显著提高分阶段求解的效率。
实现步骤与代码示例
下面我们将通过一个具体的python示例来演示如何实现这一优化策略。
1. 定义模型与求解器
首先，我们需要定义一个CP模型和求解器实例。
from ortools.sat.python import cp_model import time # 创建一个简单的CP模型 model = cp_model.CpModel() # 定义变量 x = model.NewintVar(0, 10, 'x') y = model.NewIntVar(0, 10, 'y') z = model.NewIntVar(0, 10, 'z') # 添加约束 model.Add(x + y + z <= 20) model.Add(x >= y + 2) model.Add(z <= x + 5) # 定义目标函数 (最大化 x + y + z) model.Maximize(x + y + z) # 创建CP求解器 solver = cp_model.CpSolver()2. 创建自定义回调类
接下来，我们创建 TwoStageTimeLimitCallback 类，它将包含分阶段时间限制的逻辑。
class TwoStageTimeLimitCallback(cp_model.CpSolverSolutionCallback): """ 自定义回调类，用于实现分阶段时间限制逻辑。 - 在 first_stage_limit 内，