COIN-OR::LEMON - Graph Library

source: lemon/test/min_cost_flow_test.cc @ 652:5232721b3f14

Last change on this file since 652:5232721b3f14 was 652:5232721b3f14, checked in by Peter Kovacs <kpeter@…>, 10 years ago

Rework the interface of NetworkSimplex? (#234)

The parameters of the problem can be set with separate functions
instead of different constructors.

File size: 8.6 KB
Line 
1/* -*- mode: C++; indent-tabs-mode: nil; -*-
2 *
3 * This file is a part of LEMON, a generic C++ optimization library.
4 *
5 * Copyright (C) 2003-2009
6 * Egervary Jeno Kombinatorikus Optimalizalasi Kutatocsoport
7 * (Egervary Research Group on Combinatorial Optimization, EGRES).
8 *
9 * Permission to use, modify and distribute this software is granted
10 * provided that this copyright notice appears in all copies. For
11 * precise terms see the accompanying LICENSE file.
12 *
13 * This software is provided "AS IS" with no warranty of any kind,
14 * express or implied, and with no claim as to its suitability for any
15 * purpose.
16 *
17 */
18
19#include <iostream>
20#include <fstream>
21
22#include <lemon/list_graph.h>
23#include <lemon/lgf_reader.h>
24
25#include <lemon/network_simplex.h>
26
27#include <lemon/concepts/digraph.h>
28#include <lemon/concept_check.h>
29
30#include "test_tools.h"
31
32using namespace lemon;
33
34char test_lgf[] =
35  "@nodes\n"
36  "label  sup1 sup2 sup3\n"
37  "    1    20   27    0\n"
38  "    2    -4    0    0\n"
39  "    3     0    0    0\n"
40  "    4     0    0    0\n"
41  "    5     9    0    0\n"
42  "    6    -6    0    0\n"
43  "    7     0    0    0\n"
44  "    8     0    0    0\n"
45  "    9     3    0    0\n"
46  "   10    -2    0    0\n"
47  "   11     0    0    0\n"
48  "   12   -20  -27    0\n"
49  "\n"
50  "@arcs\n"
51  "       cost  cap low1 low2\n"
52  " 1  2    70   11    0    8\n"
53  " 1  3   150    3    0    1\n"
54  " 1  4    80   15    0    2\n"
55  " 2  8    80   12    0    0\n"
56  " 3  5   140    5    0    3\n"
57  " 4  6    60   10    0    1\n"
58  " 4  7    80    2    0    0\n"
59  " 4  8   110    3    0    0\n"
60  " 5  7    60   14    0    0\n"
61  " 5 11   120   12    0    0\n"
62  " 6  3     0    3    0    0\n"
63  " 6  9   140    4    0    0\n"
64  " 6 10    90    8    0    0\n"
65  " 7  1    30    5    0    0\n"
66  " 8 12    60   16    0    4\n"
67  " 9 12    50    6    0    0\n"
68  "10 12    70   13    0    5\n"
69  "10  2   100    7    0    0\n"
70  "10  7    60   10    0    0\n"
71  "11 10    20   14    0    6\n"
72  "12 11    30   10    0    0\n"
73  "\n"
74  "@attributes\n"
75  "source 1\n"
76  "target 12\n";
77
78
79// Check the interface of an MCF algorithm
80template <typename GR, typename Value>
81class McfClassConcept
82{
83public:
84
85  template <typename MCF>
86  struct Constraints {
87    void constraints() {
88      checkConcept<concepts::Digraph, GR>();
89
90      MCF mcf(g);
91
92      b = mcf.lowerMap(lower)
93             .upperMap(upper)
94             .capacityMap(upper)
95             .boundMaps(lower, upper)
96             .costMap(cost)
97             .supplyMap(sup)
98             .stSupply(n, n, k)
99             .run();
100
101      const typename MCF::FlowMap &fm = mcf.flowMap();
102      const typename MCF::PotentialMap &pm = mcf.potentialMap();
103
104      v = mcf.totalCost();
105      double x = mcf.template totalCost<double>();
106      v = mcf.flow(a);
107      v = mcf.potential(n);
108      mcf.flowMap(flow);
109      mcf.potentialMap(pot);
110
111      ignore_unused_variable_warning(fm);
112      ignore_unused_variable_warning(pm);
113      ignore_unused_variable_warning(x);
114    }
115
116    typedef typename GR::Node Node;
117    typedef typename GR::Arc Arc;
118    typedef concepts::ReadMap<Node, Value> NM;
119    typedef concepts::ReadMap<Arc, Value> AM;
120
121    const GR &g;
122    const AM &lower;
123    const AM &upper;
124    const AM &cost;
125    const NM &sup;
126    const Node &n;
127    const Arc &a;
128    const Value &k;
129    Value v;
130    bool b;
131
132    typename MCF::FlowMap &flow;
133    typename MCF::PotentialMap &pot;
134  };
135
136};
137
138
139// Check the feasibility of the given flow (primal soluiton)
140template < typename GR, typename LM, typename UM,
141           typename SM, typename FM >
142bool checkFlow( const GR& gr, const LM& lower, const UM& upper,
143                const SM& supply, const FM& flow )
144{
145  TEMPLATE_DIGRAPH_TYPEDEFS(GR);
146
147  for (ArcIt e(gr); e != INVALID; ++e) {
148    if (flow[e] < lower[e] || flow[e] > upper[e]) return false;
149  }
150
151  for (NodeIt n(gr); n != INVALID; ++n) {
152    typename SM::Value sum = 0;
153    for (OutArcIt e(gr, n); e != INVALID; ++e)
154      sum += flow[e];
155    for (InArcIt e(gr, n); e != INVALID; ++e)
156      sum -= flow[e];
157    if (sum != supply[n]) return false;
158  }
159
160  return true;
161}
162
163// Check the feasibility of the given potentials (dual soluiton)
164// using the "Complementary Slackness" optimality condition
165template < typename GR, typename LM, typename UM,
166           typename CM, typename FM, typename PM >
167bool checkPotential( const GR& gr, const LM& lower, const UM& upper,
168                     const CM& cost, const FM& flow, const PM& pi )
169{
170  TEMPLATE_DIGRAPH_TYPEDEFS(GR);
171
172  bool opt = true;
173  for (ArcIt e(gr); opt && e != INVALID; ++e) {
174    typename CM::Value red_cost =
175      cost[e] + pi[gr.source(e)] - pi[gr.target(e)];
176    opt = red_cost == 0 ||
177          (red_cost > 0 && flow[e] == lower[e]) ||
178          (red_cost < 0 && flow[e] == upper[e]);
179  }
180  return opt;
181}
182
183// Run a minimum cost flow algorithm and check the results
184template < typename MCF, typename GR,
185           typename LM, typename UM,
186           typename CM, typename SM >
187void checkMcf( const MCF& mcf, bool mcf_result,
188               const GR& gr, const LM& lower, const UM& upper,
189               const CM& cost, const SM& supply,
190               bool result, typename CM::Value total,
191               const std::string &test_id = "" )
192{
193  check(mcf_result == result, "Wrong result " + test_id);
194  if (result) {
195    check(checkFlow(gr, lower, upper, supply, mcf.flowMap()),
196          "The flow is not feasible " + test_id);
197    check(mcf.totalCost() == total, "The flow is not optimal " + test_id);
198    check(checkPotential(gr, lower, upper, cost, mcf.flowMap(),
199                         mcf.potentialMap()),
200          "Wrong potentials " + test_id);
201  }
202}
203
204int main()
205{
206  // Check the interfaces
207  {
208    typedef int Value;
209    // TODO: This typedef should be enabled if the standard maps are
210    // reference maps in the graph concepts (See #190).
211/**/
212    //typedef concepts::Digraph GR;
213    typedef ListDigraph GR;
214/**/
215    checkConcept< McfClassConcept<GR, Value>,
216                  NetworkSimplex<GR, Value> >();
217  }
218
219  // Run various MCF tests
220  typedef ListDigraph Digraph;
221  DIGRAPH_TYPEDEFS(ListDigraph);
222
223  // Read the test digraph
224  Digraph gr;
225  Digraph::ArcMap<int> c(gr), l1(gr), l2(gr), u(gr);
226  Digraph::NodeMap<int> s1(gr), s2(gr), s3(gr);
227  ConstMap<Arc, int> cc(1), cu(std::numeric_limits<int>::max());
228  Node v, w;
229
230  std::istringstream input(test_lgf);
231  DigraphReader<Digraph>(gr, input)
232    .arcMap("cost", c)
233    .arcMap("cap", u)
234    .arcMap("low1", l1)
235    .arcMap("low2", l2)
236    .nodeMap("sup1", s1)
237    .nodeMap("sup2", s2)
238    .nodeMap("sup3", s3)
239    .node("source", v)
240    .node("target", w)
241    .run();
242
243  // A. Test NetworkSimplex with the default pivot rule
244  {
245    NetworkSimplex<Digraph> mcf1(gr), mcf2(gr), mcf3(gr), mcf4(gr),
246                            mcf5(gr), mcf6(gr), mcf7(gr), mcf8(gr);
247
248    checkMcf(mcf1, mcf1.upperMap(u).costMap(c).supplyMap(s1).run(),
249             gr, l1, u, c, s1, true,  5240, "#A1");
250    checkMcf(mcf2, mcf2.upperMap(u).costMap(c).stSupply(v, w, 27).run(),
251             gr, l1, u, c, s2, true,  7620, "#A2");
252    checkMcf(mcf3, mcf3.boundMaps(l2, u).costMap(c).supplyMap(s1).run(),
253             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#A3");
254    checkMcf(mcf4, mcf4.boundMaps(l2, u).costMap(c).stSupply(v, w, 27).run(),
255             gr, l2, u, c, s2, true,  8010, "#A4");
256    checkMcf(mcf5, mcf5.supplyMap(s1).run(),
257             gr, l1, cu, cc, s1, true,  74, "#A5");
258    checkMcf(mcf6, mcf6.stSupply(v, w, 27).lowerMap(l2).run(),
259             gr, l2, cu, cc, s2, true,  94, "#A6");
260    checkMcf(mcf7, mcf7.run(),
261             gr, l1, cu, cc, s3, true,   0, "#A7");
262    checkMcf(mcf8, mcf8.boundMaps(l2, u).run(),
263             gr, l2, u, cc, s3, false,   0, "#A8");
264  }
265
266  // B. Test NetworkSimplex with each pivot rule
267  {
268    NetworkSimplex<Digraph> mcf1(gr), mcf2(gr), mcf3(gr), mcf4(gr), mcf5(gr);
269    NetworkSimplex<Digraph>::PivotRule pr;
270
271    pr = NetworkSimplex<Digraph>::FIRST_ELIGIBLE;
272    checkMcf(mcf1, mcf1.boundMaps(l2, u).costMap(c).supplyMap(s1).run(pr),
273             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B1");
274    pr = NetworkSimplex<Digraph>::BEST_ELIGIBLE;
275    checkMcf(mcf2, mcf2.boundMaps(l2, u).costMap(c).supplyMap(s1).run(pr),
276             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B2");
277    pr = NetworkSimplex<Digraph>::BLOCK_SEARCH;
278    checkMcf(mcf3, mcf3.boundMaps(l2, u).costMap(c).supplyMap(s1).run(pr),
279             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B3");
280    pr = NetworkSimplex<Digraph>::CANDIDATE_LIST;
281    checkMcf(mcf4, mcf4.boundMaps(l2, u).costMap(c).supplyMap(s1).run(pr),
282             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B4");
283    pr = NetworkSimplex<Digraph>::ALTERING_LIST;
284    checkMcf(mcf5, mcf5.boundMaps(l2, u).costMap(c).supplyMap(s1).run(pr),
285             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B5");
286  }
287
288  return 0;
289}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.