| 1 | // -*- C++ -*- | 
|---|
| 2 | //The same as preflow.h, using ResGraphWrapper | 
|---|
| 3 | #ifndef LEMON_PREFLOW_RES_H | 
|---|
| 4 | #define LEMON_PREFLOW_RES_H | 
|---|
| 5 |  | 
|---|
| 6 | #define H0 20 | 
|---|
| 7 | #define H1 1 | 
|---|
| 8 |  | 
|---|
| 9 | #include <vector> | 
|---|
| 10 | #include <queue> | 
|---|
| 11 | #include <graph_wrapper.h> | 
|---|
| 12 |  | 
|---|
| 13 | #include<iostream> | 
|---|
| 14 |  | 
|---|
| 15 | namespace lemon { | 
|---|
| 16 |  | 
|---|
| 17 | template <typename Graph, typename T, | 
|---|
| 18 | typename CapMap=typename Graph::template EdgeMap<T>, | 
|---|
| 19 | typename FlowMap=typename Graph::template EdgeMap<T> > | 
|---|
| 20 | class PreflowRes { | 
|---|
| 21 |  | 
|---|
| 22 | typedef typename Graph::Node Node; | 
|---|
| 23 | typedef typename Graph::Edge Edge; | 
|---|
| 24 | typedef typename Graph::NodeIt NodeIt; | 
|---|
| 25 | typedef typename Graph::OutEdgeIt OutEdgeIt; | 
|---|
| 26 | typedef typename Graph::InEdgeIt InEdgeIt; | 
|---|
| 27 |  | 
|---|
| 28 | const Graph& G; | 
|---|
| 29 | Node s; | 
|---|
| 30 | Node t; | 
|---|
| 31 | const CapMap& capacity; | 
|---|
| 32 | FlowMap& flow; | 
|---|
| 33 | T value; | 
|---|
| 34 | bool constzero; | 
|---|
| 35 |  | 
|---|
| 36 | typedef ResGraphWrapper<const Graph, T, CapMap, FlowMap> ResGW; | 
|---|
| 37 | typedef typename ResGW::OutEdgeIt ResOutEdgeIt; | 
|---|
| 38 | typedef typename ResGW::InEdgeIt ResInEdgeIt; | 
|---|
| 39 | typedef typename ResGW::Edge ResEdge; | 
|---|
| 40 |  | 
|---|
| 41 | public: | 
|---|
| 42 | PreflowRes(Graph& _G, Node _s, Node _t, CapMap& _capacity, | 
|---|
| 43 | FlowMap& _flow, bool _constzero ) : | 
|---|
| 44 | G(_G), s(_s), t(_t), capacity(_capacity), flow(_flow), constzero(_constzero) {} | 
|---|
| 45 |  | 
|---|
| 46 |  | 
|---|
| 47 | void run() { | 
|---|
| 48 |  | 
|---|
| 49 | ResGW res_graph(G, capacity, flow); | 
|---|
| 50 |  | 
|---|
| 51 | value=0;                //for the subsequent runs | 
|---|
| 52 |  | 
|---|
| 53 | bool phase=0;        //phase 0 is the 1st phase, phase 1 is the 2nd | 
|---|
| 54 | int n=G.nodeNum(); | 
|---|
| 55 | int heur0=(int)(H0*n);  //time while running 'bound decrease' | 
|---|
| 56 | int heur1=(int)(H1*n);  //time while running 'highest label' | 
|---|
| 57 | int heur=heur1;         //starting time interval (#of relabels) | 
|---|
| 58 | bool what_heur=1; | 
|---|
| 59 | /* | 
|---|
| 60 | what_heur is 0 in case 'bound decrease' | 
|---|
| 61 | and 1 in case 'highest label' | 
|---|
| 62 | */ | 
|---|
| 63 | bool end=false; | 
|---|
| 64 | /* | 
|---|
| 65 | Needed for 'bound decrease', 'true' | 
|---|
| 66 | means no active nodes are above bound b. | 
|---|
| 67 | */ | 
|---|
| 68 | int relabel=0; | 
|---|
| 69 | int k=n-2;  //bound on the highest level under n containing a node | 
|---|
| 70 | int b=k;    //bound on the highest level under n of an active node | 
|---|
| 71 |  | 
|---|
| 72 | typename Graph::template NodeMap<int> level(G,n); | 
|---|
| 73 | typename Graph::template NodeMap<T> excess(G); | 
|---|
| 74 |  | 
|---|
| 75 | std::vector<Node> active(n-1,INVALID); | 
|---|
| 76 | typename Graph::template NodeMap<Node> next(G,INVALID); | 
|---|
| 77 | //Stack of the active nodes in level i < n. | 
|---|
| 78 | //We use it in both phases. | 
|---|
| 79 |  | 
|---|
| 80 | typename Graph::template NodeMap<Node> left(G,INVALID); | 
|---|
| 81 | typename Graph::template NodeMap<Node> right(G,INVALID); | 
|---|
| 82 | std::vector<Node> level_list(n,INVALID); | 
|---|
| 83 | /* | 
|---|
| 84 | List of the nodes in level i<n. | 
|---|
| 85 | */ | 
|---|
| 86 |  | 
|---|
| 87 |  | 
|---|
| 88 | /* | 
|---|
| 89 | Reverse_bfs from t in the residual graph, | 
|---|
| 90 | to find the starting level. | 
|---|
| 91 | */ | 
|---|
| 92 | level.set(t,0); | 
|---|
| 93 | std::queue<Node> bfs_queue; | 
|---|
| 94 | bfs_queue.push(t); | 
|---|
| 95 |  | 
|---|
| 96 | while (!bfs_queue.empty()) { | 
|---|
| 97 |  | 
|---|
| 98 | Node v=bfs_queue.front(); | 
|---|
| 99 | bfs_queue.pop(); | 
|---|
| 100 | int l=level[v]+1; | 
|---|
| 101 |  | 
|---|
| 102 | ResInEdgeIt e; | 
|---|
| 103 | for(res_graph.first(e,v); res_graph.valid(e); | 
|---|
| 104 | res_graph.next(e)) { | 
|---|
| 105 | Node w=res_graph.tail(e); | 
|---|
| 106 | if ( level[w] == n && w != s ) { | 
|---|
| 107 | bfs_queue.push(w); | 
|---|
| 108 | Node first=level_list[l]; | 
|---|
| 109 | if ( G.valid(first) ) left.set(first,w); | 
|---|
| 110 | right.set(w,first); | 
|---|
| 111 | level_list[l]=w; | 
|---|
| 112 | level.set(w, l); | 
|---|
| 113 | } | 
|---|
| 114 | } | 
|---|
| 115 | } | 
|---|
| 116 |  | 
|---|
| 117 |  | 
|---|
| 118 | if ( !constzero ) { | 
|---|
| 119 | /* | 
|---|
| 120 | Counting the excess | 
|---|
| 121 | */ | 
|---|
| 122 | NodeIt v; | 
|---|
| 123 | for(G.first(v); G.valid(v); G.next(v)) { | 
|---|
| 124 | T exc=0; | 
|---|
| 125 |  | 
|---|
| 126 | InEdgeIt e; | 
|---|
| 127 | for(G.first(e,v); G.valid(e); G.next(e)) exc+=flow[e]; | 
|---|
| 128 | OutEdgeIt f; | 
|---|
| 129 | for(G.first(f,v); G.valid(f); G.next(f)) exc-=flow[f]; | 
|---|
| 130 |  | 
|---|
| 131 | excess.set(v,exc); | 
|---|
| 132 |  | 
|---|
| 133 | //putting the active nodes into the stack | 
|---|
| 134 | int lev=level[v]; | 
|---|
| 135 | if ( exc > 0 && lev < n ) { | 
|---|
| 136 | next.set(v,active[lev]); | 
|---|
| 137 | active[lev]=v; | 
|---|
| 138 | } | 
|---|
| 139 | } | 
|---|
| 140 | } | 
|---|
| 141 |  | 
|---|
| 142 |  | 
|---|
| 143 |  | 
|---|
| 144 | //the starting flow | 
|---|
| 145 | ResOutEdgeIt e; | 
|---|
| 146 | for(res_graph.first(e,s); res_graph.valid(e); | 
|---|
| 147 | res_graph.next(e)) { | 
|---|
| 148 | Node w=res_graph.head(e); | 
|---|
| 149 | if ( level[w] < n ) { | 
|---|
| 150 | if ( excess[w] == 0 && w!=t ) { | 
|---|
| 151 | next.set(w,active[level[w]]); | 
|---|
| 152 | active[level[w]]=w; | 
|---|
| 153 | } | 
|---|
| 154 | T rem=res_graph.resCap(e); | 
|---|
| 155 | excess.set(w, excess[w]+rem); | 
|---|
| 156 | res_graph.augment(e, rem ); | 
|---|
| 157 | } | 
|---|
| 158 | } | 
|---|
| 159 |  | 
|---|
| 160 |  | 
|---|
| 161 | /* | 
|---|
| 162 | End of preprocessing | 
|---|
| 163 | */ | 
|---|
| 164 |  | 
|---|
| 165 |  | 
|---|
| 166 |  | 
|---|
| 167 | /* | 
|---|
| 168 | Push/relabel on the highest level active nodes. | 
|---|
| 169 | */ | 
|---|
| 170 | while ( true ) { | 
|---|
| 171 |  | 
|---|
| 172 | if ( b == 0 ) { | 
|---|
| 173 | if ( phase ) break; | 
|---|
| 174 |  | 
|---|
| 175 | if ( !what_heur && !end && k > 0 ) { | 
|---|
| 176 | b=k; | 
|---|
| 177 | end=true; | 
|---|
| 178 | } else { | 
|---|
| 179 | phase=1; | 
|---|
| 180 | level.set(s,0); | 
|---|
| 181 | std::queue<Node> bfs_queue; | 
|---|
| 182 | bfs_queue.push(s); | 
|---|
| 183 |  | 
|---|
| 184 | while (!bfs_queue.empty()) { | 
|---|
| 185 |  | 
|---|
| 186 | Node v=bfs_queue.front(); | 
|---|
| 187 | bfs_queue.pop(); | 
|---|
| 188 | int l=level[v]+1; | 
|---|
| 189 |  | 
|---|
| 190 | ResInEdgeIt e; | 
|---|
| 191 | for(res_graph.first(e,v); | 
|---|
| 192 | res_graph.valid(e); res_graph.next(e)) { | 
|---|
| 193 | Node u=res_graph.tail(e); | 
|---|
| 194 | if ( level[u] >= n ) { | 
|---|
| 195 | bfs_queue.push(u); | 
|---|
| 196 | level.set(u, l); | 
|---|
| 197 | if ( excess[u] > 0 ) { | 
|---|
| 198 | next.set(u,active[l]); | 
|---|
| 199 | active[l]=u; | 
|---|
| 200 | } | 
|---|
| 201 | } | 
|---|
| 202 | } | 
|---|
| 203 |  | 
|---|
| 204 | } | 
|---|
| 205 | b=n-2; | 
|---|
| 206 | } | 
|---|
| 207 |  | 
|---|
| 208 | } | 
|---|
| 209 |  | 
|---|
| 210 |  | 
|---|
| 211 | if ( !G.valid(active[b]) ) --b; | 
|---|
| 212 | else { | 
|---|
| 213 | end=false; | 
|---|
| 214 |  | 
|---|
| 215 | Node w=active[b]; | 
|---|
| 216 | active[b]=next[w]; | 
|---|
| 217 | int lev=level[w]; | 
|---|
| 218 | T exc=excess[w]; | 
|---|
| 219 | int newlevel=n;       //bound on the next level of w | 
|---|
| 220 |  | 
|---|
| 221 | ResOutEdgeIt e; | 
|---|
| 222 | for(res_graph.first(e,w); res_graph.valid(e); res_graph.next(e)) { | 
|---|
| 223 |  | 
|---|
| 224 | Node v=res_graph.head(e); | 
|---|
| 225 | if( lev > level[v] ) { | 
|---|
| 226 | /*Push is allowed now*/ | 
|---|
| 227 |  | 
|---|
| 228 | if ( excess[v]==0 && v!=t && v!=s ) { | 
|---|
| 229 | int lev_v=level[v]; | 
|---|
| 230 | next.set(v,active[lev_v]); | 
|---|
| 231 | active[lev_v]=v; | 
|---|
| 232 | } | 
|---|
| 233 |  | 
|---|
| 234 | T remcap=res_graph.resCap(e); | 
|---|
| 235 |  | 
|---|
| 236 | if ( remcap >= exc ) { | 
|---|
| 237 | /*A nonsaturating push.*/ | 
|---|
| 238 | res_graph.augment(e, exc); | 
|---|
| 239 | excess.set(v, excess[v]+exc); | 
|---|
| 240 | exc=0; | 
|---|
| 241 | break; | 
|---|
| 242 |  | 
|---|
| 243 | } else { | 
|---|
| 244 | /*A saturating push.*/ | 
|---|
| 245 |  | 
|---|
| 246 | res_graph.augment(e, remcap); | 
|---|
| 247 | excess.set(v, excess[v]+remcap); | 
|---|
| 248 | exc-=remcap; | 
|---|
| 249 | } | 
|---|
| 250 | } else if ( newlevel > level[v] ){ | 
|---|
| 251 | newlevel = level[v]; | 
|---|
| 252 | } | 
|---|
| 253 |  | 
|---|
| 254 | } | 
|---|
| 255 |  | 
|---|
| 256 | excess.set(w, exc); | 
|---|
| 257 |  | 
|---|
| 258 | /* | 
|---|
| 259 | Relabel | 
|---|
| 260 | */ | 
|---|
| 261 |  | 
|---|
| 262 |  | 
|---|
| 263 | if ( exc > 0 ) { | 
|---|
| 264 | //now 'lev' is the old level of w | 
|---|
| 265 |  | 
|---|
| 266 | if ( phase ) { | 
|---|
| 267 | level.set(w,++newlevel); | 
|---|
| 268 | next.set(w,active[newlevel]); | 
|---|
| 269 | active[newlevel]=w; | 
|---|
| 270 | b=newlevel; | 
|---|
| 271 | } else { | 
|---|
| 272 | //unlacing starts | 
|---|
| 273 | Node right_n=right[w]; | 
|---|
| 274 | Node left_n=left[w]; | 
|---|
| 275 |  | 
|---|
| 276 | if ( G.valid(right_n) ) { | 
|---|
| 277 | if ( G.valid(left_n) ) { | 
|---|
| 278 | right.set(left_n, right_n); | 
|---|
| 279 | left.set(right_n, left_n); | 
|---|
| 280 | } else { | 
|---|
| 281 | level_list[lev]=right_n; | 
|---|
| 282 | left.set(right_n, INVALID); | 
|---|
| 283 | } | 
|---|
| 284 | } else { | 
|---|
| 285 | if ( G.valid(left_n) ) { | 
|---|
| 286 | right.set(left_n, INVALID); | 
|---|
| 287 | } else { | 
|---|
| 288 | level_list[lev]=INVALID; | 
|---|
| 289 | } | 
|---|
| 290 | } | 
|---|
| 291 | //unlacing ends | 
|---|
| 292 |  | 
|---|
| 293 | if ( !G.valid(level_list[lev]) ) { | 
|---|
| 294 |  | 
|---|
| 295 | //gapping starts | 
|---|
| 296 | for (int i=lev; i!=k ; ) { | 
|---|
| 297 | Node v=level_list[++i]; | 
|---|
| 298 | while ( G.valid(v) ) { | 
|---|
| 299 | level.set(v,n); | 
|---|
| 300 | v=right[v]; | 
|---|
| 301 | } | 
|---|
| 302 | level_list[i]=INVALID; | 
|---|
| 303 | if ( !what_heur ) active[i]=INVALID; | 
|---|
| 304 | } | 
|---|
| 305 |  | 
|---|
| 306 | level.set(w,n); | 
|---|
| 307 | b=lev-1; | 
|---|
| 308 | k=b; | 
|---|
| 309 | //gapping ends | 
|---|
| 310 |  | 
|---|
| 311 | } else { | 
|---|
| 312 |  | 
|---|
| 313 | if ( newlevel == n ) level.set(w,n); | 
|---|
| 314 | else { | 
|---|
| 315 | level.set(w,++newlevel); | 
|---|
| 316 | next.set(w,active[newlevel]); | 
|---|
| 317 | active[newlevel]=w; | 
|---|
| 318 | if ( what_heur ) b=newlevel; | 
|---|
| 319 | if ( k < newlevel ) ++k;      //now k=newlevel | 
|---|
| 320 | Node first=level_list[newlevel]; | 
|---|
| 321 | if ( G.valid(first) ) left.set(first,w); | 
|---|
| 322 | right.set(w,first); | 
|---|
| 323 | left.set(w,INVALID); | 
|---|
| 324 | level_list[newlevel]=w; | 
|---|
| 325 | } | 
|---|
| 326 | } | 
|---|
| 327 |  | 
|---|
| 328 |  | 
|---|
| 329 | ++relabel; | 
|---|
| 330 | if ( relabel >= heur ) { | 
|---|
| 331 | relabel=0; | 
|---|
| 332 | if ( what_heur ) { | 
|---|
| 333 | what_heur=0; | 
|---|
| 334 | heur=heur0; | 
|---|
| 335 | end=false; | 
|---|
| 336 | } else { | 
|---|
| 337 | what_heur=1; | 
|---|
| 338 | heur=heur1; | 
|---|
| 339 | b=k; | 
|---|
| 340 | } | 
|---|
| 341 | } | 
|---|
| 342 | } //phase 0 | 
|---|
| 343 |  | 
|---|
| 344 |  | 
|---|
| 345 | } // if ( exc > 0 ) | 
|---|
| 346 |  | 
|---|
| 347 |  | 
|---|
| 348 | }  // if stack[b] is nonempty | 
|---|
| 349 |  | 
|---|
| 350 | } // while(true) | 
|---|
| 351 |  | 
|---|
| 352 |  | 
|---|
| 353 | value = excess[t]; | 
|---|
| 354 | /*Max flow value.*/ | 
|---|
| 355 |  | 
|---|
| 356 | } //void run() | 
|---|
| 357 |  | 
|---|
| 358 |  | 
|---|
| 359 |  | 
|---|
| 360 |  | 
|---|
| 361 |  | 
|---|
| 362 | /* | 
|---|
| 363 | Returns the maximum value of a flow. | 
|---|
| 364 | */ | 
|---|
| 365 |  | 
|---|
| 366 | T flowValue() { | 
|---|
| 367 | return value; | 
|---|
| 368 | } | 
|---|
| 369 |  | 
|---|
| 370 |  | 
|---|
| 371 | FlowMap Flow() { | 
|---|
| 372 | return flow; | 
|---|
| 373 | } | 
|---|
| 374 |  | 
|---|
| 375 |  | 
|---|
| 376 |  | 
|---|
| 377 | void Flow(FlowMap& _flow ) { | 
|---|
| 378 | NodeIt v; | 
|---|
| 379 | for(G.first(v) ; G.valid(v); G.next(v)) | 
|---|
| 380 | _flow.set(v,flow[v]); | 
|---|
| 381 | } | 
|---|
| 382 |  | 
|---|
| 383 |  | 
|---|
| 384 |  | 
|---|
| 385 | /* | 
|---|
| 386 | Returns the minimum min cut, by a bfs from s in the residual graph. | 
|---|
| 387 | */ | 
|---|
| 388 |  | 
|---|
| 389 | template<typename _CutMap> | 
|---|
| 390 | void minMinCut(_CutMap& M) { | 
|---|
| 391 |  | 
|---|
| 392 | std::queue<Node> queue; | 
|---|
| 393 |  | 
|---|
| 394 | M.set(s,true); | 
|---|
| 395 | queue.push(s); | 
|---|
| 396 |  | 
|---|
| 397 | while (!queue.empty()) { | 
|---|
| 398 | Node w=queue.front(); | 
|---|
| 399 | queue.pop(); | 
|---|
| 400 |  | 
|---|
| 401 | OutEdgeIt e; | 
|---|
| 402 | for(G.first(e,w) ; G.valid(e); G.next(e)) { | 
|---|
| 403 | Node v=G.head(e); | 
|---|
| 404 | if (!M[v] && flow[e] < capacity[e] ) { | 
|---|
| 405 | queue.push(v); | 
|---|
| 406 | M.set(v, true); | 
|---|
| 407 | } | 
|---|
| 408 | } | 
|---|
| 409 |  | 
|---|
| 410 | InEdgeIt f; | 
|---|
| 411 | for(G.first(f,w) ; G.valid(f); G.next(f)) { | 
|---|
| 412 | Node v=G.tail(f); | 
|---|
| 413 | if (!M[v] && flow[f] > 0 ) { | 
|---|
| 414 | queue.push(v); | 
|---|
| 415 | M.set(v, true); | 
|---|
| 416 | } | 
|---|
| 417 | } | 
|---|
| 418 | } | 
|---|
| 419 | } | 
|---|
| 420 |  | 
|---|
| 421 |  | 
|---|
| 422 |  | 
|---|
| 423 | /* | 
|---|
| 424 | Returns the maximum min cut, by a reverse bfs | 
|---|
| 425 | from t in the residual graph. | 
|---|
| 426 | */ | 
|---|
| 427 |  | 
|---|
| 428 | template<typename _CutMap> | 
|---|
| 429 | void maxMinCut(_CutMap& M) { | 
|---|
| 430 |  | 
|---|
| 431 | std::queue<Node> queue; | 
|---|
| 432 |  | 
|---|
| 433 | M.set(t,true); | 
|---|
| 434 | queue.push(t); | 
|---|
| 435 |  | 
|---|
| 436 | while (!queue.empty()) { | 
|---|
| 437 | Node w=queue.front(); | 
|---|
| 438 | queue.pop(); | 
|---|
| 439 |  | 
|---|
| 440 |  | 
|---|
| 441 | InEdgeIt e; | 
|---|
| 442 | for(G.first(e,w) ; G.valid(e); G.next(e)) { | 
|---|
| 443 | Node v=G.tail(e); | 
|---|
| 444 | if (!M[v] && flow[e] < capacity[e] ) { | 
|---|
| 445 | queue.push(v); | 
|---|
| 446 | M.set(v, true); | 
|---|
| 447 | } | 
|---|
| 448 | } | 
|---|
| 449 |  | 
|---|
| 450 | OutEdgeIt f; | 
|---|
| 451 | for(G.first(f,w) ; G.valid(f); G.next(f)) { | 
|---|
| 452 | Node v=G.head(f); | 
|---|
| 453 | if (!M[v] && flow[f] > 0 ) { | 
|---|
| 454 | queue.push(v); | 
|---|
| 455 | M.set(v, true); | 
|---|
| 456 | } | 
|---|
| 457 | } | 
|---|
| 458 | } | 
|---|
| 459 |  | 
|---|
| 460 | NodeIt v; | 
|---|
| 461 | for(G.first(v) ; G.valid(v); G.next(v)) { | 
|---|
| 462 | M.set(v, !M[v]); | 
|---|
| 463 | } | 
|---|
| 464 |  | 
|---|
| 465 | } | 
|---|
| 466 |  | 
|---|
| 467 |  | 
|---|
| 468 |  | 
|---|
| 469 | template<typename CutMap> | 
|---|
| 470 | void minCut(CutMap& M) { | 
|---|
| 471 | minMinCut(M); | 
|---|
| 472 | } | 
|---|
| 473 |  | 
|---|
| 474 |  | 
|---|
| 475 |  | 
|---|
| 476 | void resetTarget (Node _t) {t=_t;} | 
|---|
| 477 | void resetSource (Node _s) {s=_s;} | 
|---|
| 478 |  | 
|---|
| 479 | void resetCap (CapMap _cap) {capacity=_cap;} | 
|---|
| 480 |  | 
|---|
| 481 | void resetFlow (FlowMap _flow, bool _constzero) { | 
|---|
| 482 | flow=_flow; | 
|---|
| 483 | constzero=_constzero; | 
|---|
| 484 | } | 
|---|
| 485 |  | 
|---|
| 486 |  | 
|---|
| 487 | }; | 
|---|
| 488 |  | 
|---|
| 489 | } //namespace lemon | 
|---|
| 490 |  | 
|---|
| 491 | #endif //LEMON_PREFLOW_RES_H | 
|---|
| 492 |  | 
|---|
| 493 |  | 
|---|
| 494 |  | 
|---|
| 495 |  | 
|---|