Ubuntu 16.04 安装Ipopt 3.12.7 和 CppAD

1. Ipopt和CppAD介绍

Ipopt和CppAD均是COIN-OR(Computational Optimization Infrastructure for Operation Research，运筹学计算优化工具)基金会下运营的开源项目,该基金会包含大量关于运筹学求解的软件工具。

• Ipopt (Interior Point OPTimizer, pronounced eye-pea-Opt) is a software package for large-scale nonlinear optimization。Ipopt是一个大规模非线性连续优化的软件包，使用C++实现。
• CppAD: A tool for differentiation of C++ functions。CppAD是一个微分工具包，使用C++实现，同时CppAD需要依赖系统中已经安装好的优化求解器，如Ipopt

安装之前需要准备几个文件，文件链接：https://share.weiyun.com/mFnlsjyI 密码：8s948d

安装文件

其中，coinhsl-2015.06.23.zip：用于安装HSL第三方库，Ipopt-3.12.7.tgz：用于安装其他五个第三方库(Blas、Lapack、ASL、Mumps、Metis)，Ipopt-releases-3.12.7.tar.gz：用于安装Ipopt核心库。下载完成之后，将这三个文件放入到Downloads文件夹下，解压，当前运行指令的根目录为~/Downloads。

2. Ipopt安装

2.1.系统环境依赖【必须步骤】

首先执行如下指令，准备相关的系统环境安装包和设置系统路径

$ sudo apt-get install gcc g++ gfortran git patch wget pkg-config liblapack-dev libmetis-dev
$ sudo apt-get install libblas3 libblas-dev liblapack3 liblapack-dev gfortran
$ sudo echo "LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/lib" >> ~/.bashrc

2.2.安装Blas

$ cd ./Ipopt-3.12.7/ThirdParty/Blas
$ ./get.Blas
$ ./configure --prefix=/usr/local/
$ sudo make
$ sudo make install

2.3.安装Lapack

$ cd ../Lapack
$ ./get.Lapack
$ ./configure --prefix=/usr/local/
$ sudo make
$ sudo make install

2.4.安装ASL

$ cd ../ASL
$ ./get.ASL
$ ./configure --prefix=/usr/local/
$ sudo make
$ sudo make install

2.5.安装Mumps

$ cd ../Mumps
$ ./get.Mumps
$ ./configure --prefix=/usr/local/
$ sudo make
$ sudo make install

2.6.安装Metis

$ cd ../Metis
$ ./get.Metis
$ ./configure --prefix=/usr/local/
$ sudo make
$ sudo make install

2.7.安装HSL

HSL的安装比较特殊，不能使用原有的安装包进行安装

• 删除原有的/ThirdParty/HSL/中的文件
• 将coinhsl-2015.06.23中的文件拷贝到/ThirdParty/HSL/文件夹下

$ cd ../HSL
$ ./configure --prefix=/usr/local/
$ sudo make
$ sudo make install

2.8.安装Ipopt

进入到Ipopt-releases-3.12.7文件夹下

$ cd ~/Downloads/Ipopt-releases-3.12.7
$ ./configure --prefix=/usr/local/
$ sudo make
$ sudo make install

2.9.自动化安装脚本

在进行安装之前，将文件放置如下：

文件目录：
--Downloads
  |--Ipopt
      |--install_ipopt.sh：脚本代码见下方
      |--Ipopt_installation：下面的三个压缩包解压之后的文件
          |--Ipopt-3.12.7
          |--coinhsl-2015.06.23
          |--Ipopt-releases-3.12.7

$ sudo chmod +x install_ipopt.sh   //给脚本添加权限
$ sudo ./install_ipopt.sh Ipopt_installation    //运行脚本

# Pass the Ipopt source directory as the first argument
if [ -z $1 ]
then
    echo "Specifiy the location of the Ipopt source directory in the first argument."
    exit
fi
cd $1

prefix=/usr/local
srcdir=$PWD

echo "当前文件夹目录：${srcdir}"
echo "编译文件安装路径：${prefix}"

# BLAS
echo "install Blas third party libraries"
cd $srcdir/Ipopt-3.12.7/ThirdParty/Blas
./get.Blas
mkdir -p build && cd build
../configure --prefix=$prefix
sudo make
sudo make install

# Lapack
echo "install Lapack third party libraries"
cd $srcdir/Ipopt-3.12.7/ThirdParty/Lapack
./get.Lapack
mkdir -p build && cd build
../configure --prefix=$prefix
sudo make
sudo make install

# ASL
echo "install ASL third party libraries"
cd $srcdir/Ipopt-3.12.7/ThirdParty/ASL
./get.ASL
mkdir -p build && cd build
../configure --prefix=$prefix
sudo make
sudo make install

# MUMPS
echo "install Mumps third party libraries"
cd $srcdir/Ipopt-3.12.7/ThirdParty/Mumps
./get.Mumps
mkdir -p build && cd build
../configure --prefix=$prefix
sudo make
sudo make install

# Metis
echo "install Metis third party libraries"
cd $srcdir/Ipopt-3.12.7/ThirdParty/Metis
./get.Metis
mkdir -p build && cd build
../configure --prefix=$prefix
sudo make
sudo make install

# HSL
echo "install HSL third party libraries"
cd $srcdir/coinhsl-2015.06.23
mkdir -p build && cd build
../configure --prefix=$prefix
sudo make
sudo make install

# Ipopt
echo "install Ipopt third party libraries"
cd $srcdir/Ipopt-releases-3.12.7
mkdir -p build && cd build
../configure --prefix=$prefix
sudo make
sudo make install

3. CppAD安装

$ sudo apt-get install cppad

4. 补充

上述教程只适用于Ubuntu 16.04，在Ubuntu 14.04上应用时，出现了一些问题，记录如下：

# Ubuntu14.04 依赖项修改
$ sudo apt-get install libblas3gf libblas-dev liblapack3gf liblapack-dev gfortran
# 安装顺序修改：
1.Blas
2.Lapack
3.Metis
4.ASL：采用第三方库进行安装，下载方法：git clone https://github.com/coin-or-tools/ThirdParty-ASL.git
5.Mumps：不得采用第三库，不然会出现mpi.h依赖缺失的问题
6.HSL：采用第三库进行安装
7.Ipopt

5. 参考链接

参考链接中的链接，对于安装过程中可能出现的问题，可以提供一定的帮助，具体会出现什么问题和使用什么方法，需要具体情况和具体分析。但是实践过程中，下列链接，没有一个链接成功跑通的
【1】Ubuntu安装ipopt/CppAD报错
【2】ubuntu 环境下Ipopt安装与使用
【3】Ubuntu18.04配置Ipopt，CppAD 通过C++求解最优控制
【4】无人车系统（十）：c++与python非线性规(优)划（化）工具
【5】Ubuntu 20.04安装CppAD与Ipopt 3.13.2避坑指南
【6】Ubuntu 18.04安装CppAD与Ipopt避坑指南
【7】Udacity-MPC-CarND-MPC-Quizzes环境配置
【8】非线性规划（NLP）求解：Ipopt、CppAD例程
【9】Install JModelica on Lubuntu 15.04
【10】JModelica installation for Ubuntu 16.04
【11】Obtaining HSL
【12】Ipopt安装