COIN-OR::LEMON - Graph Library

source: lemon-0.x/src/work/edmonds_karp.h @ 198:5cec393baade

Last change on this file since 198:5cec393baade was 198:5cec393baade, checked in by marci, 17 years ago

max cardinality bipartite matching demo, something to play with it

File size: 29.2 KB
Line 
1// -*- c++ -*-
2#ifndef EDMONDS_KARP_H
3#define EDMONDS_KARP_H
4
5#include <algorithm>
6#include <list>
7#include <iterator>
8
9#include <bfs_iterator.h>
10#include <invalid.h>
11
12namespace hugo {
13
14  template<typename Graph, typename Number, typename FlowMap, typename CapacityMap>
15  class ResGraph {
16  public:
17    typedef typename Graph::Node Node;
18    typedef typename Graph::NodeIt NodeIt;
19  private:
20    typedef typename Graph::SymEdgeIt OldSymEdgeIt;
21    const Graph& G;
22    FlowMap& flow;
23    const CapacityMap& capacity;
24  public:
25    ResGraph(const Graph& _G, FlowMap& _flow,
26             const CapacityMap& _capacity) :
27      G(_G), flow(_flow), capacity(_capacity) { }
28
29    class Edge;
30    class OutEdgeIt;
31    friend class Edge;
32    friend class OutEdgeIt;
33
34    class Edge {
35      friend class ResGraph<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>;
36    protected:
37      const ResGraph<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>* resG;
38      OldSymEdgeIt sym;
39    public:
40      Edge() { }
41      //Edge(const Edge& e) : resG(e.resG), sym(e.sym) { }
42      Number free() const {
43        if (resG->G.aNode(sym)==resG->G.tail(sym)) {
44          return (resG->capacity.get(sym)-resG->flow.get(sym));
45        } else {
46          return (resG->flow.get(sym));
47        }
48      }
49      bool valid() const { return sym.valid(); }
50      void augment(Number a) const {
51        if (resG->G.aNode(sym)==resG->G.tail(sym)) {
52          resG->flow.set(sym, resG->flow.get(sym)+a);
53          //resG->flow[sym]+=a;
54        } else {
55          resG->flow.set(sym, resG->flow.get(sym)-a);
56          //resG->flow[sym]-=a;
57        }
58      }
59    };
60
61    class OutEdgeIt : public Edge {
62      friend class ResGraph<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>;
63    public:
64      OutEdgeIt() { }
65      //OutEdgeIt(const OutEdgeIt& e) { resG=e.resG; sym=e.sym; }
66    private:
67      OutEdgeIt(const ResGraph<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>& _resG, Node v) {
68        resG=&_resG;
69        sym=resG->G.template first<OldSymEdgeIt>(v);
70        while( sym.valid() && !(free()>0) ) { ++sym; }
71      }
72    public:
73      OutEdgeIt& operator++() {
74        ++sym;
75        while( sym.valid() && !(free()>0) ) { ++sym; }
76        return *this;
77      }
78    };
79
80    void /*getF*/first(OutEdgeIt& e, Node v) const {
81      e=OutEdgeIt(*this, v);
82    }
83    void /*getF*/first(NodeIt& v) const { G./*getF*/first(v); }
84   
85    template< typename It >
86    It first() const {
87      It e;     
88      /*getF*/first(e);
89      return e;
90    }
91
92    template< typename It >
93    It first(Node v) const {
94      It e;
95      /*getF*/first(e, v);
96      return e;
97    }
98
99    Node tail(Edge e) const { return G.aNode(e.sym); }
100    Node head(Edge e) const { return G.bNode(e.sym); }
101
102    Node aNode(OutEdgeIt e) const { return G.aNode(e.sym); }
103    Node bNode(OutEdgeIt e) const { return G.bNode(e.sym); }
104
105    int id(Node v) const { return G.id(v); }
106
107    template <typename S>
108    class NodeMap {
109      typename Graph::NodeMap<S> node_map;
110    public:
111      NodeMap(const ResGraph<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>& _G) : node_map(_G.G) { }
112      NodeMap(const ResGraph<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>& _G, S a) : node_map(_G.G, a) { }
113      void set(Node nit, S a) { node_map.set(nit, a); }
114      S get(Node nit) const { return node_map.get(nit); }
115      S& operator[](Node nit) { return node_map[nit]; }
116      const S& operator[](Node nit) const { return node_map[nit]; }
117    };
118
119  };
120
121
122  template<typename Graph, typename Number, typename FlowMap, typename CapacityMap>
123  class ResGraph2 {
124  public:
125    typedef typename Graph::Node Node;
126    typedef typename Graph::NodeIt NodeIt;
127  private:
128    //typedef typename Graph::SymEdgeIt OldSymEdgeIt;
129    typedef typename Graph::OutEdgeIt OldOutEdgeIt;
130    typedef typename Graph::InEdgeIt OldInEdgeIt;
131   
132    const Graph& G;
133    FlowMap& flow;
134    const CapacityMap& capacity;
135  public:
136    ResGraph2(const Graph& _G, FlowMap& _flow,
137             const CapacityMap& _capacity) :
138      G(_G), flow(_flow), capacity(_capacity) { }
139
140    class Edge;
141    class OutEdgeIt;
142    friend class Edge;
143    friend class OutEdgeIt;
144
145    class Edge {
146      friend class ResGraph2<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>;
147    protected:
148      const ResGraph2<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>* resG;
149      //OldSymEdgeIt sym;
150      OldOutEdgeIt out;
151      OldInEdgeIt in;
152      bool out_or_in; //true, iff out
153    public:
154      Edge() : out_or_in(true) { }
155      Number free() const {
156        if (out_or_in) {
157          return (resG->capacity.get(out)-resG->flow.get(out));
158        } else {
159          return (resG->flow.get(in));
160        }
161      }
162      bool valid() const {
163        return out_or_in && out.valid() || in.valid(); }
164      void augment(Number a) const {
165        if (out_or_in) {
166          resG->flow.set(out, resG->flow.get(out)+a);
167        } else {
168          resG->flow.set(in, resG->flow.get(in)-a);
169        }
170      }
171    };
172
173    class OutEdgeIt : public Edge {
174      friend class ResGraph2<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>;
175    public:
176      OutEdgeIt() { }
177    private:
178      OutEdgeIt(const ResGraph2<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>& _resG, Node v) {
179        resG=&_resG;
180        out=resG->G.template first<OldOutEdgeIt>(v);
181        while( out.valid() && !(free()>0) ) { ++out; }
182        if (!out.valid()) {
183          out_or_in=0;
184          in=resG->G.template first<OldInEdgeIt>(v);
185          while( in.valid() && !(free()>0) ) { ++in; }
186        }
187      }
188    public:
189      OutEdgeIt& operator++() {
190        if (out_or_in) {
191          Node v=resG->G.aNode(out);
192          ++out;
193          while( out.valid() && !(free()>0) ) { ++out; }
194          if (!out.valid()) {
195            out_or_in=0;
196            in=resG->G.template first<OldInEdgeIt>(v);
197            while( in.valid() && !(free()>0) ) { ++in; }
198          }
199        } else {
200          ++in;
201          while( in.valid() && !(free()>0) ) { ++in; }
202        }
203        return *this;
204      }
205    };
206
207    void /*getF*/first(OutEdgeIt& e, Node v) const {
208      e=OutEdgeIt(*this, v);
209    }
210    void /*getF*/first(NodeIt& v) const { G./*getF*/first(v); }
211   
212    template< typename It >
213    It first() const {
214      It e;
215      /*getF*/first(e);
216      return e;
217    }
218
219    template< typename It >
220    It first(Node v) const {
221      It e;
222      /*getF*/first(e, v);
223      return e;
224    }
225
226    Node tail(Edge e) const {
227      return ((e.out_or_in) ? G.aNode(e.out) : G.aNode(e.in)); }
228    Node head(Edge e) const {
229      return ((e.out_or_in) ? G.bNode(e.out) : G.bNode(e.in)); }
230
231    Node aNode(OutEdgeIt e) const {
232      return ((e.out_or_in) ? G.aNode(e.out) : G.aNode(e.in)); }
233    Node bNode(OutEdgeIt e) const {
234      return ((e.out_or_in) ? G.bNode(e.out) : G.bNode(e.in)); }
235
236    int id(Node v) const { return G.id(v); }
237
238    template <typename S>
239    class NodeMap {
240      typename Graph::NodeMap<S> node_map;
241    public:
242      NodeMap(const ResGraph2<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>& _G) : node_map(_G.G) { }
243      NodeMap(const ResGraph2<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>& _G, S a) : node_map(_G.G, a) { }
244      void set(Node nit, S a) { node_map.set(nit, a); }
245      S get(Node nit) const { return node_map.get(nit); }
246    };
247  };
248
249
250  template <typename Graph, typename Number, typename FlowMap, typename CapacityMap>
251  class MaxFlow {
252  public:
253    typedef typename Graph::Node Node;
254    typedef typename Graph::Edge Edge;
255    typedef typename Graph::EdgeIt EdgeIt;
256    typedef typename Graph::OutEdgeIt OutEdgeIt;
257    typedef typename Graph::InEdgeIt InEdgeIt;
258
259  private:
260    const Graph* G;
261    Node s;
262    Node t;
263    FlowMap* flow;
264    const CapacityMap* capacity;
265    typedef ResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap > AugGraph;
266    typedef typename AugGraph::OutEdgeIt AugOutEdgeIt;
267    typedef typename AugGraph::Edge AugEdge;
268
269  public:
270    MaxFlow(const Graph& _G, Node _s, Node _t, FlowMap& _flow, const CapacityMap& _capacity) :
271      G(&_G), s(_s), t(_t), flow(&_flow), capacity(&_capacity) { }
272    bool augmentOnShortestPath() {
273      AugGraph res_graph(*G, *flow, *capacity);
274      bool _augment=false;
275     
276      typedef typename AugGraph::NodeMap<bool> ReachedMap;
277      BfsIterator5< AugGraph, /*AugOutEdgeIt,*/ ReachedMap > res_bfs(res_graph);
278      res_bfs.pushAndSetReached(s);
279       
280      typename AugGraph::NodeMap<AugEdge> pred(res_graph);
281      pred.set(s, AugEdge(INVALID));
282     
283      typename AugGraph::NodeMap<Number> free(res_graph);
284       
285      //searching for augmenting path
286      while ( !res_bfs.finished() ) {
287        AugOutEdgeIt e=res_bfs;
288        if (res_graph.valid(e) && res_bfs.isBNodeNewlyReached()) {
289          Node v=res_graph.tail(e);
290          Node w=res_graph.head(e);
291          pred.set(w, e);
292          if (res_graph.valid(pred.get(v))) {
293            free.set(w, std::min(free.get(v), res_graph.free(e)));
294          } else {
295            free.set(w, res_graph.free(e));
296          }
297          if (res_graph.head(e)==t) { _augment=true; break; }
298        }
299       
300        ++res_bfs;
301      } //end of searching augmenting path
302
303      if (_augment) {
304        Node n=t;
305        Number augment_value=free.get(t);
306        while (res_graph.valid(pred.get(n))) {
307          AugEdge e=pred.get(n);
308          res_graph.augment(e, augment_value);
309          n=res_graph.tail(e);
310        }
311      }
312
313      return _augment;
314    }
315
316    template<typename MutableGraph> bool augmentOnBlockingFlow() {     
317      bool _augment=false;
318
319      AugGraph res_graph(*G, *flow, *capacity);
320
321      typedef typename AugGraph::NodeMap<bool> ReachedMap;
322      BfsIterator4< AugGraph, AugOutEdgeIt, ReachedMap > bfs(res_graph);
323
324      bfs.pushAndSetReached(s);
325      typename AugGraph::NodeMap<int> dist(res_graph); //filled up with 0's
326      while ( !bfs.finished() ) {
327        AugOutEdgeIt e=bfs;
328        if (res_graph.valid(e) && bfs.isBNodeNewlyReached()) {
329          dist.set(res_graph.head(e), dist.get(res_graph.tail(e))+1);
330        }
331       
332        ++bfs;
333      } //computing distances from s in the residual graph
334
335      MutableGraph F;
336      typename AugGraph::NodeMap<typename MutableGraph::Node>
337        res_graph_to_F(res_graph);
338      for(typename AugGraph::NodeIt n=res_graph.template first<typename AugGraph::NodeIt>(); res_graph.valid(n); res_graph.next(n)) {
339        res_graph_to_F.set(n, F.addNode());
340      }
341     
342      typename MutableGraph::Node sF=res_graph_to_F.get(s);
343      typename MutableGraph::Node tF=res_graph_to_F.get(t);
344
345      typename MutableGraph::EdgeMap<AugEdge> original_edge(F);
346      typename MutableGraph::EdgeMap<Number> residual_capacity(F);
347
348      //Making F to the graph containing the edges of the residual graph
349      //which are in some shortest paths
350      for(typename AugGraph::EdgeIt e=res_graph.template first<typename AugGraph::EdgeIt>(); res_graph.valid(e); res_graph.next(e)) {
351        if (dist.get(res_graph.head(e))==dist.get(res_graph.tail(e))+1) {
352          typename MutableGraph::Edge f=F.addEdge(res_graph_to_F.get(res_graph.tail(e)), res_graph_to_F.get(res_graph.head(e)));
353          original_edge.update();
354          original_edge.set(f, e);
355          residual_capacity.update();
356          residual_capacity.set(f, res_graph.free(e));
357        }
358      }
359
360      bool __augment=true;
361
362      while (__augment) {
363        __augment=false;
364        //computing blocking flow with dfs
365        typedef typename MutableGraph::NodeMap<bool> BlockingReachedMap;
366        DfsIterator4< MutableGraph, typename MutableGraph::OutEdgeIt, BlockingReachedMap > dfs(F);
367        typename MutableGraph::NodeMap<typename MutableGraph::Edge> pred(F);
368        pred.set(sF, typename MutableGraph::Edge(INVALID));
369        //invalid iterators for sources
370
371        typename MutableGraph::NodeMap<Number> free(F);
372
373        dfs.pushAndSetReached(sF);     
374        while (!dfs.finished()) {
375          ++dfs;
376          if (F.valid(typename MutableGraph::OutEdgeIt(dfs))) {
377            if (dfs.isBNodeNewlyReached()) {
378              typename MutableGraph::Node v=F.aNode(dfs);
379              typename MutableGraph::Node w=F.bNode(dfs);
380              pred.set(w, dfs);
381              if (F.valid(pred.get(v))) {
382                free.set(w, std::min(free.get(v), residual_capacity.get(dfs)));
383              } else {
384                free.set(w, residual_capacity.get(dfs));
385              }
386              if (w==tF) {
387                __augment=true;
388                _augment=true;
389                break;
390              }
391             
392            } else {
393              F.erase(typename MutableGraph::OutEdgeIt(dfs));
394            }
395          }
396        }
397
398        if (__augment) {
399          typename MutableGraph::Node n=tF;
400          Number augment_value=free.get(tF);
401          while (F.valid(pred.get(n))) {
402            typename MutableGraph::Edge e=pred.get(n);
403            res_graph.augment(original_edge.get(e), augment_value);
404            n=F.tail(e);
405            if (residual_capacity.get(e)==augment_value)
406              F.erase(e);
407            else
408              residual_capacity.set(e, residual_capacity.get(e)-augment_value);
409          }
410        }
411       
412      }
413           
414      return _augment;
415    }
416    bool augmentOnBlockingFlow2() {
417      bool _augment=false;
418
419      //typedef ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap> EAugGraph;
420      typedef FilterGraphWrapper< ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap> > EAugGraph;
421      typedef typename EAugGraph::OutEdgeIt EAugOutEdgeIt;
422      typedef typename EAugGraph::Edge EAugEdge;
423
424      EAugGraph res_graph(*G, *flow, *capacity);
425
426      //typedef typename EAugGraph::NodeMap<bool> ReachedMap;
427      BfsIterator4<
428        ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>,
429        typename ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>::OutEdgeIt,
430        ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>::NodeMap<bool> > bfs(res_graph);
431     
432      bfs.pushAndSetReached(s);
433
434      typename ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>::
435        NodeMap<int>& dist=res_graph.dist;
436
437      while ( !bfs.finished() ) {
438        typename ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>::OutEdgeIt e=bfs;
439        if (res_graph.valid(e) && bfs.isBNodeNewlyReached()) {
440          dist.set(res_graph.head(e), dist.get(res_graph.tail(e))+1);
441        }
442        ++bfs; 
443      } //computing distances from s in the residual graph
444
445      bool __augment=true;
446
447      while (__augment) {
448
449        __augment=false;
450        //computing blocking flow with dfs
451        typedef typename EAugGraph::NodeMap<bool> BlockingReachedMap;
452        DfsIterator4< EAugGraph, EAugOutEdgeIt, BlockingReachedMap >
453          dfs(res_graph);
454        typename EAugGraph::NodeMap<EAugEdge> pred(res_graph);
455        pred.set(s, EAugEdge(INVALID));
456        //invalid iterators for sources
457
458        typename EAugGraph::NodeMap<Number> free(res_graph);
459
460        dfs.pushAndSetReached(s);
461        while (!dfs.finished()) {
462          ++dfs;
463          if (res_graph.valid(EAugOutEdgeIt(dfs))) {
464            if (dfs.isBNodeNewlyReached()) {
465         
466              typename EAugGraph::Node v=res_graph.aNode(dfs);
467              typename EAugGraph::Node w=res_graph.bNode(dfs);
468
469              pred.set(w, EAugOutEdgeIt(dfs));
470              if (res_graph.valid(pred.get(v))) {
471                free.set(w, std::min(free.get(v), res_graph.free(dfs)));
472              } else {
473                free.set(w, res_graph.free(dfs));
474              }
475             
476              if (w==t) {
477                __augment=true;
478                _augment=true;
479                break;
480              }
481            } else {
482              res_graph.erase(dfs);
483            }
484          }
485
486        }
487
488        if (__augment) {
489          typename EAugGraph::Node n=t;
490          Number augment_value=free.get(t);
491          while (res_graph.valid(pred.get(n))) {
492            EAugEdge e=pred.get(n);
493            res_graph.augment(e, augment_value);
494            n=res_graph.tail(e);
495            if (res_graph.free(e)==0)
496              res_graph.erase(e);
497          }
498        }
499     
500      }
501           
502      return _augment;
503    }
504    void run() {
505      //int num_of_augmentations=0;
506      while (augmentOnShortestPath()) {
507        //while (augmentOnBlockingFlow<MutableGraph>()) {
508        //std::cout << ++num_of_augmentations << " ";
509        //std::cout<<std::endl;
510      }
511    }
512    template<typename MutableGraph> void run() {
513      //int num_of_augmentations=0;
514      //while (augmentOnShortestPath()) {
515        while (augmentOnBlockingFlow<MutableGraph>()) {
516        //std::cout << ++num_of_augmentations << " ";
517        //std::cout<<std::endl;
518      }
519    }
520    Number flowValue() {
521      Number a=0;
522      OutEdgeIt e;
523      for(G->/*getF*/first(e, s); G->valid(e); G->next(e)) {
524        a+=flow->get(e);
525      }
526      return a;
527    }
528  };
529
530
531  template <typename Graph, typename Number, typename FlowMap, typename CapacityMap>
532  class MaxMatching {
533  public:
534    typedef typename Graph::Node Node;
535    typedef typename Graph::NodeIt NodeIt;
536    typedef typename Graph::Edge Edge;
537    typedef typename Graph::EdgeIt EdgeIt;
538    typedef typename Graph::OutEdgeIt OutEdgeIt;
539    typedef typename Graph::InEdgeIt InEdgeIt;
540
541    typedef typename Graph::NodeMap<bool> SMap;
542    typedef typename Graph::NodeMap<bool> TMap;
543  private:
544    const Graph* G;
545    SMap* S;
546    TMap* T;
547    //Node s;
548    //Node t;
549    FlowMap* flow;
550    const CapacityMap* capacity;
551    typedef ResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap > AugGraph;
552    typedef typename AugGraph::OutEdgeIt AugOutEdgeIt;
553    typedef typename AugGraph::Edge AugEdge;
554    typename Graph::NodeMap<int> used; //0
555
556  public:
557    MaxMatching(const Graph& _G, SMap& _S, TMap& _T, FlowMap& _flow, const CapacityMap& _capacity) :
558      G(&_G), S(&_S), T(&_T), flow(&_flow), capacity(&_capacity), used(_G) { }
559    bool augmentOnShortestPath() {
560      AugGraph res_graph(*G, *flow, *capacity);
561      bool _augment=false;
562     
563      typedef typename AugGraph::NodeMap<bool> ReachedMap;
564      BfsIterator5< AugGraph, /*AugOutEdgeIt,*/ ReachedMap > res_bfs(res_graph);
565      typename AugGraph::NodeMap<AugEdge> pred(res_graph);
566      for(NodeIt s=G->template first<NodeIt>(); G->valid(s); G->next(s)) {
567        if ((S->get(s)) && (used.get(s)<1) ) {
568          //Number u=0;
569          //for(OutEdgeIt e=G->template first<OutEdgeIt>(s); G->valid(e); G->next(e))
570          //u+=flow->get(e);
571          //if (u<1) {
572            res_bfs.pushAndSetReached(s);
573            pred.set(s, AugEdge(INVALID));
574            //}
575        }
576      }
577     
578      typename AugGraph::NodeMap<Number> free(res_graph);
579       
580      Node n;
581      //searching for augmenting path
582      while ( !res_bfs.finished() ) {
583        AugOutEdgeIt e=res_bfs;
584        if (res_graph.valid(e) && res_bfs.isBNodeNewlyReached()) {
585          Node v=res_graph.tail(e);
586          Node w=res_graph.head(e);
587          pred.set(w, e);
588          if (res_graph.valid(pred.get(v))) {
589            free.set(w, std::min(free.get(v), res_graph.free(e)));
590          } else {
591            free.set(w, res_graph.free(e));
592          }
593          n=res_graph.head(e);
594          if (T->get(n) && (used.get(n)<1) ) {
595            //Number u=0;
596            //for(InEdgeIt f=G->template first<InEdgeIt>(n); G->valid(f); G->next(f))
597            //u+=flow->get(f);
598            //if (u<1) {
599              _augment=true;
600              break;
601              //}
602          }
603        }
604       
605        ++res_bfs;
606      } //end of searching augmenting path
607
608      if (_augment) {
609        //Node n=t;
610        used.set(n, 1); //mind2 vegen jav
611        Number augment_value=free.get(n);
612        while (res_graph.valid(pred.get(n))) {
613          AugEdge e=pred.get(n);
614          res_graph.augment(e, augment_value);
615          n=res_graph.tail(e);
616        }
617        used.set(n, 1); //mind2 vegen jav
618      }
619
620      return _augment;
621    }
622
623//     template<typename MutableGraph> bool augmentOnBlockingFlow() {     
624//       bool _augment=false;
625
626//       AugGraph res_graph(*G, *flow, *capacity);
627
628//       typedef typename AugGraph::NodeMap<bool> ReachedMap;
629//       BfsIterator4< AugGraph, AugOutEdgeIt, ReachedMap > bfs(res_graph);
630
631
632
633
634
635//       //typename AugGraph::NodeMap<AugEdge> pred(res_graph);
636//       for(NodeIt s=G->template first<NodeIt>(); G->valid(s); G->next(s)) {
637//      if (S->get(s)) {
638//        Number u=0;
639//        for(OutEdgeIt e=G->template first<OutEdgeIt>(s); G->valid(e); G->next(e))
640//          u+=flow->get(e);
641//        if (u<1) {
642//          res_bfs.pushAndSetReached(s);
643//          //pred.set(s, AugEdge(INVALID));
644//        }
645//      }
646//       }
647
648
649
650
651//       //bfs.pushAndSetReached(s);
652//       typename AugGraph::NodeMap<int> dist(res_graph); //filled up with 0's
653//       while ( !bfs.finished() ) {
654//      AugOutEdgeIt e=bfs;
655//      if (res_graph.valid(e) && bfs.isBNodeNewlyReached()) {
656//        dist.set(res_graph.head(e), dist.get(res_graph.tail(e))+1);
657//      }
658       
659//      ++bfs;
660//       } //computing distances from s in the residual graph
661
662//       MutableGraph F;
663//       typename AugGraph::NodeMap<typename MutableGraph::Node>
664//      res_graph_to_F(res_graph);
665//       for(typename AugGraph::NodeIt n=res_graph.template first<typename AugGraph::NodeIt>(); res_graph.valid(n); res_graph.next(n)) {
666//      res_graph_to_F.set(n, F.addNode());
667//       }
668     
669//       typename MutableGraph::Node sF=res_graph_to_F.get(s);
670//       typename MutableGraph::Node tF=res_graph_to_F.get(t);
671
672//       typename MutableGraph::EdgeMap<AugEdge> original_edge(F);
673//       typename MutableGraph::EdgeMap<Number> residual_capacity(F);
674
675//       //Making F to the graph containing the edges of the residual graph
676//       //which are in some shortest paths
677//       for(typename AugGraph::EdgeIt e=res_graph.template first<typename AugGraph::EdgeIt>(); res_graph.valid(e); res_graph.next(e)) {
678//      if (dist.get(res_graph.head(e))==dist.get(res_graph.tail(e))+1) {
679//        typename MutableGraph::Edge f=F.addEdge(res_graph_to_F.get(res_graph.tail(e)), res_graph_to_F.get(res_graph.head(e)));
680//        original_edge.update();
681//        original_edge.set(f, e);
682//        residual_capacity.update();
683//        residual_capacity.set(f, res_graph.free(e));
684//      }
685//       }
686
687//       bool __augment=true;
688
689//       while (__augment) {
690//      __augment=false;
691//      //computing blocking flow with dfs
692//      typedef typename MutableGraph::NodeMap<bool> BlockingReachedMap;
693//      DfsIterator4< MutableGraph, typename MutableGraph::OutEdgeIt, BlockingReachedMap > dfs(F);
694//      typename MutableGraph::NodeMap<typename MutableGraph::Edge> pred(F);
695//      pred.set(sF, typename MutableGraph::Edge(INVALID));
696//      //invalid iterators for sources
697
698//      typename MutableGraph::NodeMap<Number> free(F);
699
700//      dfs.pushAndSetReached(sF);     
701//      while (!dfs.finished()) {
702//        ++dfs;
703//        if (F.valid(typename MutableGraph::OutEdgeIt(dfs))) {
704//          if (dfs.isBNodeNewlyReached()) {
705//            typename MutableGraph::Node v=F.aNode(dfs);
706//            typename MutableGraph::Node w=F.bNode(dfs);
707//            pred.set(w, dfs);
708//            if (F.valid(pred.get(v))) {
709//              free.set(w, std::min(free.get(v), residual_capacity.get(dfs)));
710//            } else {
711//              free.set(w, residual_capacity.get(dfs));
712//            }
713//            if (w==tF) {
714//              __augment=true;
715//              _augment=true;
716//              break;
717//            }
718             
719//          } else {
720//            F.erase(typename MutableGraph::OutEdgeIt(dfs));
721//          }
722//        }
723//      }
724
725//      if (__augment) {
726//        typename MutableGraph::Node n=tF;
727//        Number augment_value=free.get(tF);
728//        while (F.valid(pred.get(n))) {
729//          typename MutableGraph::Edge e=pred.get(n);
730//          res_graph.augment(original_edge.get(e), augment_value);
731//          n=F.tail(e);
732//          if (residual_capacity.get(e)==augment_value)
733//            F.erase(e);
734//          else
735//            residual_capacity.set(e, residual_capacity.get(e)-augment_value);
736//        }
737//      }
738       
739//       }
740           
741//       return _augment;
742//     }
743    bool augmentOnBlockingFlow2() {
744      bool _augment=false;
745
746      //typedef ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap> EAugGraph;
747      typedef FilterGraphWrapper< ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap> > EAugGraph;
748      typedef typename EAugGraph::OutEdgeIt EAugOutEdgeIt;
749      typedef typename EAugGraph::Edge EAugEdge;
750
751      EAugGraph res_graph(*G, *flow, *capacity);
752
753      //typedef typename EAugGraph::NodeMap<bool> ReachedMap;
754      BfsIterator4<
755        ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>,
756        typename ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>::OutEdgeIt,
757        ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>::NodeMap<bool> > bfs(res_graph);
758
759
760      //typename AugGraph::NodeMap<AugEdge> pred(res_graph);
761      for(NodeIt s=G->template first<NodeIt>(); G->valid(s); G->next(s)) {
762        if (S->get(s)) {
763          Number u=0;
764          for(OutEdgeIt e=G->template first<OutEdgeIt>(s); G->valid(e); G->next(e))
765            u+=flow->get(e);
766          if (u<1) {
767            bfs.pushAndSetReached(s);
768            //pred.set(s, AugEdge(INVALID));
769          }
770        }
771      }
772
773     
774      //bfs.pushAndSetReached(s);
775
776      typename ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>::
777        NodeMap<int>& dist=res_graph.dist;
778
779      while ( !bfs.finished() ) {
780        typename ErasingResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap>::OutEdgeIt e=bfs;
781        if (res_graph.valid(e) && bfs.isBNodeNewlyReached()) {
782          dist.set(res_graph.head(e), dist.get(res_graph.tail(e))+1);
783        }
784        ++bfs; 
785      } //computing distances from s in the residual graph
786
787      bool __augment=true;
788
789      while (__augment) {
790
791        __augment=false;
792        //computing blocking flow with dfs
793        typedef typename EAugGraph::NodeMap<bool> BlockingReachedMap;
794        DfsIterator4< EAugGraph, EAugOutEdgeIt, BlockingReachedMap >
795          dfs(res_graph);
796        typename EAugGraph::NodeMap<EAugEdge> pred(res_graph, INVALID);
797        //pred.set(s, EAugEdge(INVALID));
798        //invalid iterators for sources
799
800        typename EAugGraph::NodeMap<Number> free(res_graph);
801
802
803        //typename AugGraph::NodeMap<AugEdge> pred(res_graph);
804      for(NodeIt s=G->template first<NodeIt>(); G->valid(s); G->next(s)) {
805        if (S->get(s)) {
806          Number u=0;
807          for(OutEdgeIt e=G->template first<OutEdgeIt>(s); G->valid(e); G->next(e))
808            u+=flow->get(e);
809          if (u<1) {
810            dfs.pushAndSetReached(s);
811            //pred.set(s, AugEdge(INVALID));
812          }
813        }
814      }
815
816
817
818      //dfs.pushAndSetReached(s);
819      typename EAugGraph::Node n;
820        while (!dfs.finished()) {
821          ++dfs;
822          if (res_graph.valid(EAugOutEdgeIt(dfs))) {
823            if (dfs.isBNodeNewlyReached()) {
824         
825              typename EAugGraph::Node v=res_graph.aNode(dfs);
826              typename EAugGraph::Node w=res_graph.bNode(dfs);
827
828              pred.set(w, EAugOutEdgeIt(dfs));
829              if (res_graph.valid(pred.get(v))) {
830                free.set(w, std::min(free.get(v), res_graph.free(dfs)));
831              } else {
832                free.set(w, res_graph.free(dfs));
833              }
834             
835              n=w;
836              if (T->get(w)) {
837                Number u=0;
838                for(InEdgeIt f=G->template first<InEdgeIt>(n); G->valid(f); G->next(f))
839                  u+=flow->get(f);
840                if (u<1) {
841                  __augment=true;
842                  _augment=true;
843                  break;
844                }
845              }
846            } else {
847              res_graph.erase(dfs);
848            }
849          }
850
851        }
852
853        if (__augment) {
854          // typename EAugGraph::Node n=t;
855          Number augment_value=free.get(n);
856          while (res_graph.valid(pred.get(n))) {
857            EAugEdge e=pred.get(n);
858            res_graph.augment(e, augment_value);
859            n=res_graph.tail(e);
860            if (res_graph.free(e)==0)
861              res_graph.erase(e);
862          }
863        }
864     
865      }
866           
867      return _augment;
868    }
869    void run() {
870      //int num_of_augmentations=0;
871      while (augmentOnShortestPath()) {
872        //while (augmentOnBlockingFlow<MutableGraph>()) {
873        //std::cout << ++num_of_augmentations << " ";
874        //std::cout<<std::endl;
875      }
876    }
877//     template<typename MutableGraph> void run() {
878//       //int num_of_augmentations=0;
879//       //while (augmentOnShortestPath()) {
880//      while (augmentOnBlockingFlow<MutableGraph>()) {
881//      //std::cout << ++num_of_augmentations << " ";
882//      //std::cout<<std::endl;
883//       }
884//     }
885    Number flowValue() {
886      Number a=0;
887      EdgeIt e;
888      for(G->/*getF*/first(e); G->valid(e); G->next(e)) {
889        a+=flow->get(e);
890      }
891      return a;
892    }
893  };
894
895
896
897
898
899 
900//   template <typename Graph, typename Number, typename FlowMap, typename CapacityMap>
901//   class MaxFlow2 {
902//   public:
903//     typedef typename Graph::Node Node;
904//     typedef typename Graph::Edge Edge;
905//     typedef typename Graph::EdgeIt EdgeIt;
906//     typedef typename Graph::OutEdgeIt OutEdgeIt;
907//     typedef typename Graph::InEdgeIt InEdgeIt;
908//   private:
909//     const Graph& G;
910//     std::list<Node>& S;
911//     std::list<Node>& T;
912//     FlowMap& flow;
913//     const CapacityMap& capacity;
914//     typedef ResGraphWrapper<Graph, Number, FlowMap, CapacityMap > AugGraph;
915//     typedef typename AugGraph::OutEdgeIt AugOutEdgeIt;
916//     typedef typename AugGraph::Edge AugEdge;
917//     typename Graph::NodeMap<bool> SMap;
918//     typename Graph::NodeMap<bool> TMap;
919//   public:
920//     MaxFlow2(const Graph& _G, std::list<Node>& _S, std::list<Node>& _T, FlowMap& _flow, const CapacityMap& _capacity) : G(_G), S(_S), T(_T), flow(_flow), capacity(_capacity), SMap(_G), TMap(_G) {
921//       for(typename std::list<Node>::const_iterator i=S.begin();
922//        i!=S.end(); ++i) {
923//      SMap.set(*i, true);
924//       }
925//       for (typename std::list<Node>::const_iterator i=T.begin();
926//         i!=T.end(); ++i) {
927//      TMap.set(*i, true);
928//       }
929//     }
930//     bool augment() {
931//       AugGraph res_graph(G, flow, capacity);
932//       bool _augment=false;
933//       Node reached_t_node;
934     
935//       typedef typename AugGraph::NodeMap<bool> ReachedMap;
936//       BfsIterator4< AugGraph, AugOutEdgeIt, ReachedMap > res_bfs(res_graph);
937//       for(typename std::list<Node>::const_iterator i=S.begin();
938//        i!=S.end(); ++i) {
939//      res_bfs.pushAndSetReached(*i);
940//       }
941//       //res_bfs.pushAndSetReached(s);
942       
943//       typename AugGraph::NodeMap<AugEdge> pred(res_graph);
944//       //filled up with invalid iterators
945     
946//       typename AugGraph::NodeMap<Number> free(res_graph);
947       
948//       //searching for augmenting path
949//       while ( !res_bfs.finished() ) {
950//      AugOutEdgeIt e=/*AugOutEdgeIt*/(res_bfs);
951//      if (e.valid() && res_bfs.isBNodeNewlyReached()) {
952//        Node v=res_graph.tail(e);
953//        Node w=res_graph.head(e);
954//        pred.set(w, e);
955//        if (pred.get(v).valid()) {
956//          free.set(w, std::min(free.get(v), e.free()));
957//        } else {
958//          free.set(w, e.free());
959//        }
960//        if (TMap.get(res_graph.head(e))) {
961//          _augment=true;
962//          reached_t_node=res_graph.head(e);
963//          break;
964//        }
965//      }
966       
967//      ++res_bfs;
968//       } //end of searching augmenting path
969
970//       if (_augment) {
971//      Node n=reached_t_node;
972//      Number augment_value=free.get(reached_t_node);
973//      while (pred.get(n).valid()) {
974//        AugEdge e=pred.get(n);
975//        e.augment(augment_value);
976//        n=res_graph.tail(e);
977//      }
978//       }
979
980//       return _augment;
981//     }
982//     void run() {
983//       while (augment()) { }
984//     }
985//     Number flowValue() {
986//       Number a=0;
987//       for(typename std::list<Node>::const_iterator i=S.begin();
988//        i!=S.end(); ++i) {
989//      for(OutEdgeIt e=G.template first<OutEdgeIt>(*i); e.valid(); ++e) {
990//        a+=flow.get(e);
991//      }
992//      for(InEdgeIt e=G.template first<InEdgeIt>(*i); e.valid(); ++e) {
993//        a-=flow.get(e);
994//      }
995//       }
996//       return a;
997//     }
998//   };
999
1000
1001
1002} // namespace hugo
1003
1004#endif //EDMONDS_KARP_H
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.