COIN-OR::LEMON - Graph Library

source: lemon/test/min_cost_flow_test.cc @ 653:c7d160f73d52

Last change on this file since 653:c7d160f73d52 was 653:c7d160f73d52, checked in by Peter Kovacs <kpeter@…>, 10 years ago

Support multiple run() calls in NetworkSimplex? (#234)

File size: 8.2 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.reset()
93             .lowerMap(lower)
94             .upperMap(upper)
95             .capacityMap(upper)
96             .boundMaps(lower, upper)
97             .costMap(cost)
98             .supplyMap(sup)
99             .stSupply(n, n, k)
100             .run();
101
102      const typename MCF::FlowMap &fm = mcf.flowMap();
103      const typename MCF::PotentialMap &pm = mcf.potentialMap();
104
105      v = mcf.totalCost();
106      double x = mcf.template totalCost<double>();
107      v = mcf.flow(a);
108      v = mcf.potential(n);
109      mcf.flowMap(flow);
110      mcf.potentialMap(pot);
111
112      ignore_unused_variable_warning(fm);
113      ignore_unused_variable_warning(pm);
114      ignore_unused_variable_warning(x);
115    }
116
117    typedef typename GR::Node Node;
118    typedef typename GR::Arc Arc;
119    typedef concepts::ReadMap<Node, Value> NM;
120    typedef concepts::ReadMap<Arc, Value> AM;
121
122    const GR &g;
123    const AM &lower;
124    const AM &upper;
125    const AM &cost;
126    const NM &sup;
127    const Node &n;
128    const Arc &a;
129    const Value &k;
130    Value v;
131    bool b;
132
133    typename MCF::FlowMap &flow;
134    typename MCF::PotentialMap &pot;
135  };
136
137};
138
139
140// Check the feasibility of the given flow (primal soluiton)
141template < typename GR, typename LM, typename UM,
142           typename SM, typename FM >
143bool checkFlow( const GR& gr, const LM& lower, const UM& upper,
144                const SM& supply, const FM& flow )
145{
146  TEMPLATE_DIGRAPH_TYPEDEFS(GR);
147
148  for (ArcIt e(gr); e != INVALID; ++e) {
149    if (flow[e] < lower[e] || flow[e] > upper[e]) return false;
150  }
151
152  for (NodeIt n(gr); n != INVALID; ++n) {
153    typename SM::Value sum = 0;
154    for (OutArcIt e(gr, n); e != INVALID; ++e)
155      sum += flow[e];
156    for (InArcIt e(gr, n); e != INVALID; ++e)
157      sum -= flow[e];
158    if (sum != supply[n]) return false;
159  }
160
161  return true;
162}
163
164// Check the feasibility of the given potentials (dual soluiton)
165// using the "Complementary Slackness" optimality condition
166template < typename GR, typename LM, typename UM,
167           typename CM, typename FM, typename PM >
168bool checkPotential( const GR& gr, const LM& lower, const UM& upper,
169                     const CM& cost, const FM& flow, const PM& pi )
170{
171  TEMPLATE_DIGRAPH_TYPEDEFS(GR);
172
173  bool opt = true;
174  for (ArcIt e(gr); opt && e != INVALID; ++e) {
175    typename CM::Value red_cost =
176      cost[e] + pi[gr.source(e)] - pi[gr.target(e)];
177    opt = red_cost == 0 ||
178          (red_cost > 0 && flow[e] == lower[e]) ||
179          (red_cost < 0 && flow[e] == upper[e]);
180  }
181  return opt;
182}
183
184// Run a minimum cost flow algorithm and check the results
185template < typename MCF, typename GR,
186           typename LM, typename UM,
187           typename CM, typename SM >
188void checkMcf( const MCF& mcf, bool mcf_result,
189               const GR& gr, const LM& lower, const UM& upper,
190               const CM& cost, const SM& supply,
191               bool result, typename CM::Value total,
192               const std::string &test_id = "" )
193{
194  check(mcf_result == result, "Wrong result " + test_id);
195  if (result) {
196    check(checkFlow(gr, lower, upper, supply, mcf.flowMap()),
197          "The flow is not feasible " + test_id);
198    check(mcf.totalCost() == total, "The flow is not optimal " + test_id);
199    check(checkPotential(gr, lower, upper, cost, mcf.flowMap(),
200                         mcf.potentialMap()),
201          "Wrong potentials " + test_id);
202  }
203}
204
205int main()
206{
207  // Check the interfaces
208  {
209    typedef int Value;
210    // TODO: This typedef should be enabled if the standard maps are
211    // reference maps in the graph concepts (See #190).
212/**/
213    //typedef concepts::Digraph GR;
214    typedef ListDigraph GR;
215/**/
216    checkConcept< McfClassConcept<GR, Value>,
217                  NetworkSimplex<GR, Value> >();
218  }
219
220  // Run various MCF tests
221  typedef ListDigraph Digraph;
222  DIGRAPH_TYPEDEFS(ListDigraph);
223
224  // Read the test digraph
225  Digraph gr;
226  Digraph::ArcMap<int> c(gr), l1(gr), l2(gr), u(gr);
227  Digraph::NodeMap<int> s1(gr), s2(gr), s3(gr);
228  ConstMap<Arc, int> cc(1), cu(std::numeric_limits<int>::max());
229  Node v, w;
230
231  std::istringstream input(test_lgf);
232  DigraphReader<Digraph>(gr, input)
233    .arcMap("cost", c)
234    .arcMap("cap", u)
235    .arcMap("low1", l1)
236    .arcMap("low2", l2)
237    .nodeMap("sup1", s1)
238    .nodeMap("sup2", s2)
239    .nodeMap("sup3", s3)
240    .node("source", v)
241    .node("target", w)
242    .run();
243
244  // A. Test NetworkSimplex with the default pivot rule
245  {
246    NetworkSimplex<Digraph> mcf(gr);
247
248    mcf.upperMap(u).costMap(c);
249    checkMcf(mcf, mcf.supplyMap(s1).run(),
250             gr, l1, u, c, s1, true,  5240, "#A1");
251    checkMcf(mcf, mcf.stSupply(v, w, 27).run(),
252             gr, l1, u, c, s2, true,  7620, "#A2");
253    mcf.lowerMap(l2);
254    checkMcf(mcf, mcf.supplyMap(s1).run(),
255             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#A3");
256    checkMcf(mcf, mcf.stSupply(v, w, 27).run(),
257             gr, l2, u, c, s2, true,  8010, "#A4");
258    mcf.reset();
259    checkMcf(mcf, mcf.supplyMap(s1).run(),
260             gr, l1, cu, cc, s1, true,  74, "#A5");
261    checkMcf(mcf, mcf.lowerMap(l2).stSupply(v, w, 27).run(),
262             gr, l2, cu, cc, s2, true,  94, "#A6");
263    mcf.reset();
264    checkMcf(mcf, mcf.run(),
265             gr, l1, cu, cc, s3, true,   0, "#A7");
266    checkMcf(mcf, mcf.boundMaps(l2, u).run(),
267             gr, l2, u, cc, s3, false,   0, "#A8");
268  }
269
270  // B. Test NetworkSimplex with each pivot rule
271  {
272    NetworkSimplex<Digraph> mcf(gr);
273    mcf.supplyMap(s1).costMap(c).capacityMap(u).lowerMap(l2);
274
275    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::FIRST_ELIGIBLE),
276             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B1");
277    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::BEST_ELIGIBLE),
278             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B2");
279    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::BLOCK_SEARCH),
280             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B3");
281    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::CANDIDATE_LIST),
282             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B4");
283    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::ALTERING_LIST),
284             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B5");
285  }
286
287  return 0;
288}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.