COIN-OR::LEMON - Graph Library

source: lemon-0.x/src/work/athos/lp_old/min_cost_gen_flow.h @ 1244:43a3d06e0ee0

Last change on this file since 1244:43a3d06e0ee0 was 1244:43a3d06e0ee0, checked in by athos, 15 years ago
File size: 9.5 KB
Line 
1// -*- c++ -*-
2#ifndef LEMON_MIN_COST_GEN_FLOW_H
3#define LEMON_MIN_COST_GEN_FLOW_H
4#include <iostream>
5//#include <fstream>
6
7#include <lemon/smart_graph.h>
8#include <lemon/list_graph.h>
9//#include <lemon/dimacs.h>
10//#include <lemon/time_measure.h>
11//#include <graph_wrapper.h>
12#include <lemon/preflow.h>
13#include <lemon/min_cost_flow.h>
14//#include <augmenting_flow.h>
15//#include <preflow_res.h>
16#include <work/marci/merge_node_graph_wrapper.h>
17#include <work/marci/lp/lp_solver_wrapper_3.h>
18
19namespace lemon {
20
21  template<typename Edge, typename EdgeIndexMap>
22  class PrimalMap {
23  protected:
24    LPGLPK* lp;
25    EdgeIndexMap* edge_index_map;
26  public:
27    PrimalMap(LPGLPK& _lp, EdgeIndexMap& _edge_index_map) :
28      lp(&_lp), edge_index_map(&_edge_index_map) { }
29    double operator[](Edge e) const {
30      return lp->getPrimal((*edge_index_map)[e]);
31    }
32  };
33
34  // excess: rho-delta egyelore csak =0-ra.
35  template <typename Graph, typename Num,
36            typename Excess=typename Graph::template NodeMap<Num>,
37            typename LCapMap=typename Graph::template EdgeMap<Num>,
38            typename CapMap=typename Graph::template EdgeMap<Num>,
39            typename FlowMap=typename Graph::template EdgeMap<Num>,
40            typename CostMap=typename Graph::template EdgeMap<Num> >
41  class MinCostGenFlow {
42  protected:
43    const Graph& g;
44    const Excess& excess;
45    const LCapMap& lcapacity;
46    const CapMap& capacity;
47    FlowMap& flow;
48    const CostMap& cost;
49  public:
50    MinCostGenFlow(const Graph& _g, const Excess& _excess,
51                   const LCapMap& _lcapacity, const CapMap& _capacity,
52                   FlowMap& _flow,
53                   const CostMap& _cost) :
54      g(_g), excess(_excess), lcapacity(_lcapacity),
55      capacity(_capacity), flow(_flow), cost(_cost) { }
56    bool feasible() {
57      //      std::cout << "making new vertices..." << std::endl;
58      typedef ListGraph Graph2;
59      Graph2 g2;
60      typedef MergeEdgeGraphWrapper<const Graph, Graph2> GW;
61      //      std::cout << "merging..." << std::endl;
62      GW gw(g, g2);
63      typename GW::Node s(INVALID, g2.addNode(), true);
64      typename GW::Node t(INVALID, g2.addNode(), true);
65      typedef SmartGraph Graph3;
66      //      std::cout << "making extender graph..." << std::endl;
67      typedef NewEdgeSetGraphWrapper2<GW, Graph3> GWW;
68//       {
69//      checkConcept<StaticGraph, GWW>();   
70//       }
71      GWW gww(gw);
72      typedef AugmentingGraphWrapper<GW, GWW> GWWW;
73      GWWW gwww(gw, gww);
74
75      //      std::cout << "making new edges..." << std::endl;
76      typename GWWW::template EdgeMap<Num> translated_cap(gwww);
77
78      for (typename GW::EdgeIt e(gw); e!=INVALID; ++e) {
79        translated_cap.set(typename GWWW::Edge(e,INVALID,false),
80                           capacity[e]-lcapacity[e]);
81        //      cout << "t_cap " << gw.id(e) << " "
82        //           << translated_cap[typename GWWW::Edge(e,INVALID,false)] << endl;
83      }
84
85      Num expected=0;
86
87      //      std::cout << "making new edges 2..." << std::endl;
88      for (typename Graph::NodeIt n(g); n!=INVALID; ++n) {
89        Num a=0;
90        for (typename Graph::InEdgeIt e(g, n); e!=INVALID; ++e)
91          a+=lcapacity[e];
92        for (typename Graph::OutEdgeIt e(g, n); e!=INVALID; ++e)
93          a-=lcapacity[e];
94        if (excess[n]>a) {
95          typename GWW::Edge e=
96            gww.addEdge(typename GW::Node(n,INVALID,false), t);
97          translated_cap.set(typename GWWW::Edge(INVALID, e, true),
98                             excess[n]-a);
99          //      std::cout << g.id(n) << "->t " << excess[n]-a << std::endl;
100        }
101        if (excess[n]<a) {
102          typename GWW::Edge e=
103            gww.addEdge(s, typename GW::Node(n,INVALID,false));
104          translated_cap.set(typename GWWW::Edge(INVALID, e, true),
105                             a-excess[n]);
106          expected+=a-excess[n];
107          //      std::cout << "s->" << g.id(n) << " "<< a-excess[n] <<std:: endl;
108        }
109      }
110
111      //      std::cout << "preflow..." << std::endl;
112      typename GWWW::template EdgeMap<Num> translated_flow(gwww, 0);
113      Preflow<GWWW, Num> preflow(gwww, s, t,
114                                 translated_cap, translated_flow);
115      preflow.run();
116      //      std::cout << "fv: " << preflow.flowValue() << std::endl;
117      //      std::cout << "expected: " << expected << std::endl;
118
119      for (typename Graph::EdgeIt e(g); e!=INVALID; ++e) {
120        typename GW::Edge ew(e, INVALID, false);
121        typename GWWW::Edge ewww(ew, INVALID, false);
122        flow.set(e, translated_flow[ewww]+lcapacity[e]);
123      }
124      return (preflow.flowValue()>=expected);
125    }
126    // for nonnegative costs
127    bool run() {
128      //      std::cout << "making new vertices..." << std::endl;
129      typedef ListGraph Graph2;
130      Graph2 g2;
131      typedef MergeEdgeGraphWrapper<const Graph, Graph2> GW;
132      //      std::cout << "merging..." << std::endl;
133      GW gw(g, g2);
134      typename GW::Node s(INVALID, g2.addNode(), true);
135      typename GW::Node t(INVALID, g2.addNode(), true);
136      typedef SmartGraph Graph3;
137      //      std::cout << "making extender graph..." << std::endl;
138      typedef NewEdgeSetGraphWrapper2<GW, Graph3> GWW;
139//       {
140//      checkConcept<StaticGraph, GWW>();   
141//       }
142      GWW gww(gw);
143      typedef AugmentingGraphWrapper<GW, GWW> GWWW;
144      GWWW gwww(gw, gww);
145
146      //      std::cout << "making new edges..." << std::endl;
147      typename GWWW::template EdgeMap<Num> translated_cap(gwww);
148
149      for (typename Graph::EdgeIt e(g); e!=INVALID; ++e) {
150        typename GW::Edge ew(e, INVALID, false);
151        typename GWWW::Edge ewww(ew, INVALID, false);
152        translated_cap.set(ewww, capacity[e]-lcapacity[e]);
153        //      cout << "t_cap " << g.id(e) << " "
154        //           << translated_cap[ewww] << endl;
155      }
156
157      Num expected=0;
158
159      //      std::cout << "making new edges 2..." << std::endl;
160      for (typename Graph::NodeIt n(g); n!=INVALID; ++n) {
161        //      std::cout << "node: " << g.id(n) << std::endl;
162        Num a=0;
163        for (typename Graph::InEdgeIt e(g, n); e!=INVALID; ++e) {
164          a+=lcapacity[e];
165          //      std::cout << "bee: " << g.id(e) << " " << lcapacity[e] << std::endl;
166        }
167        for (typename Graph::OutEdgeIt e(g, n); e!=INVALID; ++e) {
168          a-=lcapacity[e];
169          //      std::cout << "kie: " << g.id(e) << " " << lcapacity[e] << std::endl;
170        }
171        //      std::cout << "excess " << g.id(n) << ": " << a << std::endl;
172        if (0>a) {
173          typename GWW::Edge e=
174            gww.addEdge(typename GW::Node(n,INVALID,false), t);
175          translated_cap.set(typename GWWW::Edge(INVALID, e, true),
176                             -a);
177          //      std::cout << g.id(n) << "->t " << -a << std::endl;
178        }
179        if (0<a) {
180          typename GWW::Edge e=
181            gww.addEdge(s, typename GW::Node(n,INVALID,false));
182          translated_cap.set(typename GWWW::Edge(INVALID, e, true),
183                             a);
184          expected+=a;
185          //      std::cout << "s->" << g.id(n) << " "<< a <<std:: endl;
186        }
187      }
188
189      //      std::cout << "preflow..." << std::endl;
190      typename GWWW::template EdgeMap<Num> translated_cost(gwww, 0);
191      for (typename Graph::EdgeIt e(g); e!=INVALID; ++e) {
192        translated_cost.set(typename GWWW::Edge(
193        typename GW::Edge(e, INVALID, false), INVALID, false), cost[e]);
194      }
195      //      typename GWWW::template EdgeMap<Num> translated_flow(gwww, 0);
196      MinCostFlow<GWWW, typename GWWW::template EdgeMap<Num>,
197      typename GWWW::template EdgeMap<Num> >
198      min_cost_flow(gwww, translated_cost, translated_cap,
199                    s, t);
200      while (min_cost_flow.augment()) { }
201      std::cout << "fv: " << min_cost_flow.flowValue() << std::endl;
202      std::cout << "expected: " << expected << std::endl;
203
204      for (typename Graph::EdgeIt e(g); e!=INVALID; ++e) {
205        typename GW::Edge ew(e, INVALID, false);
206        typename GWWW::Edge ewww(ew, INVALID, false);
207        //      std::cout << g.id(e) << " " << flow[e] << std::endl;
208        flow.set(e, lcapacity[e]+
209                 min_cost_flow.getFlow()[ewww]);
210      }
211      return (min_cost_flow.flowValue()>=expected);
212    }
213    void runByLP() {
214      typedef LPGLPK LPSolver;
215      LPSolver lp;
216      lp.setMinimize();
217      typedef LPSolver::ColIt ColIt;
218      typedef LPSolver::RowIt RowIt;
219      typedef typename Graph::template EdgeMap<ColIt> EdgeIndexMap;
220      EdgeIndexMap edge_index_map(g);
221      PrimalMap<typename Graph::Edge, EdgeIndexMap> lp_flow(lp, edge_index_map);
222      for (typename Graph::EdgeIt e(g); e!=INVALID; ++e) {
223        ColIt col_it=lp.addCol();
224        edge_index_map.set(e, col_it);
225        if (lcapacity[e]==capacity[e])
226          lp.setColBounds(col_it, LPSolver::FIXED, lcapacity[e], capacity[e]);
227        else
228          lp.setColBounds(col_it, LPSolver::DOUBLE, lcapacity[e], capacity[e]);
229        lp.setObjCoef(col_it, cost[e]);
230      }
231      LPSolver::ColIt col_it;
232      for (lp.col_iter_map.first(col_it, lp.VALID_CLASS);
233           lp.col_iter_map.valid(col_it);
234           lp.col_iter_map.next(col_it)) {
235//      std::cout << "ize " << lp.col_iter_map[col_it] << std::endl;
236      }
237      for (typename Graph::NodeIt n(g); n!=INVALID; ++n) {
238        typename Graph::template EdgeMap<Num> coeffs(g, 0);
239        for (typename Graph::InEdgeIt e(g, n); e!=INVALID; ++e)
240        coeffs.set(e, coeffs[e]+1);
241        for (typename Graph::OutEdgeIt e(g, n); e!=INVALID; ++e)
242        coeffs.set(e, coeffs[e]-1);
243        RowIt row_it=lp.addRow();
244        typename std::vector< std::pair<ColIt, double> > row;
245        //std::cout << "node:" <<g.id(n)<<std::endl;
246        for (typename Graph::EdgeIt e(g); e!=INVALID; ++e) {
247          if (coeffs[e]!=0) {
248            //std::cout << " edge:" <<g.id(e)<<" "<<coeffs[e];
249            row.push_back(std::make_pair(edge_index_map[e], coeffs[e]));
250          }
251        }
252        //std::cout << std::endl;
253        //std::cout << " " << g.id(n) << " " << row.size() << std::endl;
254        lp.setRowCoeffs(row_it, row.begin(), row.end());
255        lp.setRowBounds(row_it, LPSolver::FIXED, 0.0, 0.0);
256      }
257      lp.solveSimplex();
258      //std::cout << lp.colNum() << std::endl;
259      //std::cout << lp.rowNum() << std::endl;
260      //std::cout << "flow value: "<< lp.getObjVal() << std::endl;
261      for (typename Graph::EdgeIt e(g); e!=INVALID; ++e)
262      flow.set(e, lp_flow[e]);
263    }
264  };
265
266} // namespace lemon
267
268#endif //LEMON_MIN_COST_GEN_FLOW_H
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.