SimplexPro

SimplexPro es un servicio web con API REST desarrollado en Python, especializado en la resolución de problemas de Programación Lineal mediante el Método Gráfico (2 variables) y el Método Simplex/Gran M (N variables).

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Características

• API REST con FastAPI: Endpoints CRUD para problemas de programación lineal + resolución unificada.
• Método Gráfico: Encuentra vértices de la región factible, incluye restricciones de no-negatividad (x ≥ 0, y ≥ 0), gráfico matplotlib en base64 y exportación a PDF.
• Método Simplex / Gran M: Soporta maximización/minimización, restricciones <=, >=, =, variables artificiales con penalización Big-M, y retorna todas las iteraciones (tabla, pivote, entrada/salida).
• Persistencia: SQLite asíncrona (aiosqlite).
• PDF: Reportes con fpdf2 (solución, vértices evaluados, gráfico).

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Tecnologías

Componente	Librerias
Web Framework	FastAPI (async)
Gestor de dependencias	uv
Base de Datos	SQLite (aiosqlite)
Cálculo Numérico	NumPy
Visualización	Matplotlib
PDF	fpdf2

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Estructura del Proyecto

simplexPro/
├── main.py                     # Entry point FastAPI + lifespan
├── simplexPro.sql              # DDL de la base de datos
├── app/
│   ├── db/
│   │   └── connection.py       # Conexión async SQLite + DbDep
│   ├── schemas/
│   │   ├── problemaPL_model.py # Modelos base (ProblemaPL, Resultado, etc.)
│   │   ├── grafico_model.py    # Modelos para método gráfico
│   │   └── simplex_model.py    # Modelos para método simplex
│   ├── validators/
│   │   └── problema.py         # Validación de estructura del problema
│   ├── services/
│   │   ├── grafico.py          # Solver gráfico (2 variables)
│   │   ├── simplex.py          # Solver simplex / Gran M
│   │   └── exportador.py       # Generación de PDF
│   ├── repository/
│   │   ├── problemaPL_dao.py   # CRUD de problemaPL
│   │   ├── grafico_dao.py      # CRUD de metodoGrafico
│   │   └── simplex_dao.py      # CRUD de metodoSimple + iteraciones
│   └── routes/
│       ├── problemas.py        # Endpoints CRUD + resolución
│       └── utilidad.py         # Endpoint de exportación PDF

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Instalación y Ejecución

# 1. Sincronizar dependencias
uv sync

# 2. Iniciar servidor de desarrollo
uv run fastapi dev main.py

La API queda en http://localhost:8000. Documentación Swagger: http://localhost:8000/docs.

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Endpoints de Problemas (/problema)

1. Listar Problemas

• Ruta: GET /problema/listar
• Query Params: page (opcional, default: 1).
• Descripción: Obtiene una lista paginada de los problemas registrados.
• Respuesta (200 OK): Lista de ResumenProblema.

  [
    {
      "id": "uuid",
      "titulo": "Nombre del problema",
      "descripcion": "Opcional",
      "tipoOptimizacion": "max/min",
      "fechaCreacion": "YYYY-MM-DD HH:MM:SS"
    }
  ]

2. Obtener Solución Gráfica

• Ruta: GET /problema/solucion/grafica/{id}
• Descripción: Recupera los detalles y la solución de un problema resuelto por el método gráfico.
• Respuesta (200 OK): MostrarResultadoGrafico.
  • Incluye variables, restricciones (como inecuaciones), valores de la FO y el gráfico en base64.
• Errores: 404 si el problema no existe.

3. Obtener Solución Simplex

• Ruta: GET /problema/solucion/simplex/{id}
• Descripción: Recupera los detalles y la solución paso a paso de un problema resuelto por el método simplex.
• Respuesta (200 OK): MostrarResultadoSimplex.
  • Incluye variables, restricciones, valor final de la FO y la lista de iteraciones (tablas simplex).
• Errores: 404 si el problema no existe.

4. Registrar Problema

• Ruta: POST /problema/registrar
• Query Params: metodo (obligatorio: "grafico" o "simplex").
• Cuerpo (JSON):
  • Para grafico: Requiere x, y en variables, restricciones y FO.
  • Para simplex: Requiere variables tipo x1, x2, ..., xn.
• Flujo:
  1. Valida la estructura según el método.
  2. Ejecuta el servicio correspondiente (metodoGrafico o metodoSimplex).
  3. Persiste el problema y el resultado en la base de datos.
• Respuesta (201 Created): {"mensaje": "Problema guardado"}.

5. Actualizar Problema

• Ruta: PUT /problema/actualizar
• Query Params: metodo ("grafico" o "simplex").
• Cuerpo (JSON): Similar al registro, pero debe incluir problemaID o id.
• Respuesta (200 OK): {"mensaje": "Problema actualizado"}.

6. Eliminar Problema

• Ruta: DELETE /problema/eliminar/{id}
• Respuesta (200 OK): {"mensaje": "Problema eliminado"}.
• Errores: 404 si no existe.

Ejemplos de Uso

Método Gráfico (2 variables)

POST /problema/registrar?metodo=grafico
{
    "titulo": "Problema de ejemplo",
    "descripcion": "Optimizar producción",
    "variables": { "x": "Producto A", "y": "Producto B" },
    "restricciones": [
        { "x": 2, "y": 3, "signo": "<=", "valor": 100, "glosa": "Materia prima" },
        { "x": 1, "y": 2, "signo": "<=", "valor": 80, "glosa": "Mano de obra" }
    ],
    "funcion_objetivo": { "x": 50, "y": 40, "tipo": "max" }
}

Método Simplex (N variables)

POST /problema/registrar?metodo=simplex
{
    "titulo": "Problema simplex",
    "descripcion": "Optimizar producción",
    "variables": { "x1": "Producto A", "x2": "Producto B", "x3": "Producto C", "xn" ...},
    "restricciones": [
        { "x1": 2, "x2": 1, "x3": 3, "signo": "<=", "valor": 100, "glosa": "Materia prima" },
        { "x1": 1, "x2": 2, "x3": 1, "signo": ">=", "valor": 50, "glosa": "Mano de obra" }
    ],
    "funcion_objetivo": { "x1": 30, "x2": 20, "x3": 50, "tipo": "max" }
}

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Endpoints de Utilidad

1. Exportar a PDF

• Ruta: GET /problemas/{id}/exportar
• Descripción: Genera y descarga un reporte PDF del problema (actualmente enfocado en el método gráfico).
• Respuesta (200 OK): Archivo binario application/pdf.

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Validaciones y Errores Comunes

• 400 Bad Request:
  • Falta de campos obligatorios (titulo, variables, restricciones, funcion_objetivo).
  • Formato incorrecto de variables (ej. para simplex deben ser x1, x2...).
  • Signos inválidos (Grafico: <=, >=; Simplex: <=, >=, =).
  • Tipo de optimización no es max o min.
• 422 Unprocessable Entity: Error automático de FastAPI cuando el JSON no cumple con el esquema Pydantic.
• 404 Not Found: ID de problema no existe en la base de datos.

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Esquema de la Base de Datos

• problemaPL — Problemas registrados (UUID, título, FO, tipo optimización).
• variables — Variables asociadas a cada problema.
• restricciones — Restricciones con inecuación y glosa.
• metodoGrafico — Resultados gráficos (vértices, mensaje, gráfico PNG en BLOB).
• metodoSimple — Resultados simplex (valor FO, mensaje).
• iteracionSimple — Cada iteración del simplex (tabla JSON, pivote, entrada/salida).