COIN-OR::LEMON - Graph Library

source: lemon/test/min_cost_flow_test.cc @ 662:e3d9bff447ed

Last change on this file since 662:e3d9bff447ed was 662:e3d9bff447ed, checked in by Peter Kovacs <kpeter@…>, 11 years ago

Exploit the changes of #190 in MCF test file (#234, #190)

File size: 9.9 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 sup4 sup5\n"
37  "    1    20   27    0   20   30\n"
38  "    2    -4    0    0   -8   -3\n"
39  "    3     0    0    0    0    0\n"
40  "    4     0    0    0    0    0\n"
41  "    5     9    0    0    6   11\n"
42  "    6    -6    0    0   -5   -6\n"
43  "    7     0    0    0    0    0\n"
44  "    8     0    0    0    0    3\n"
45  "    9     3    0    0    0    0\n"
46  "   10    -2    0    0   -7   -2\n"
47  "   11     0    0    0  -10    0\n"
48  "   12   -20  -27    0  -30  -20\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
79enum ProblemType {
80  EQ,
81  GEQ,
82  LEQ
83};
84
85// Check the interface of an MCF algorithm
86template <typename GR, typename Flow, typename Cost>
87class McfClassConcept
88{
89public:
90
91  template <typename MCF>
92  struct Constraints {
93    void constraints() {
94      checkConcept<concepts::Digraph, GR>();
95
96      MCF mcf(g);
97
98      b = mcf.reset()
99             .lowerMap(lower)
100             .upperMap(upper)
101             .capacityMap(upper)
102             .boundMaps(lower, upper)
103             .costMap(cost)
104             .supplyMap(sup)
105             .stSupply(n, n, k)
106             .flowMap(flow)
107             .potentialMap(pot)
108             .run();
109     
110      const MCF& const_mcf = mcf;
111
112      const typename MCF::FlowMap &fm = const_mcf.flowMap();
113      const typename MCF::PotentialMap &pm = const_mcf.potentialMap();
114
115      v = const_mcf.totalCost();
116      double x = const_mcf.template totalCost<double>();
117      v = const_mcf.flow(a);
118      v = const_mcf.potential(n);
119
120      ignore_unused_variable_warning(fm);
121      ignore_unused_variable_warning(pm);
122      ignore_unused_variable_warning(x);
123    }
124
125    typedef typename GR::Node Node;
126    typedef typename GR::Arc Arc;
127    typedef concepts::ReadMap<Node, Flow> NM;
128    typedef concepts::ReadMap<Arc, Flow> FAM;
129    typedef concepts::ReadMap<Arc, Cost> CAM;
130
131    const GR &g;
132    const FAM &lower;
133    const FAM &upper;
134    const CAM &cost;
135    const NM &sup;
136    const Node &n;
137    const Arc &a;
138    const Flow &k;
139    Flow v;
140    bool b;
141
142    typename MCF::FlowMap &flow;
143    typename MCF::PotentialMap &pot;
144  };
145
146};
147
148
149// Check the feasibility of the given flow (primal soluiton)
150template < typename GR, typename LM, typename UM,
151           typename SM, typename FM >
152bool checkFlow( const GR& gr, const LM& lower, const UM& upper,
153                const SM& supply, const FM& flow,
154                ProblemType type = EQ )
155{
156  TEMPLATE_DIGRAPH_TYPEDEFS(GR);
157
158  for (ArcIt e(gr); e != INVALID; ++e) {
159    if (flow[e] < lower[e] || flow[e] > upper[e]) return false;
160  }
161
162  for (NodeIt n(gr); n != INVALID; ++n) {
163    typename SM::Value sum = 0;
164    for (OutArcIt e(gr, n); e != INVALID; ++e)
165      sum += flow[e];
166    for (InArcIt e(gr, n); e != INVALID; ++e)
167      sum -= flow[e];
168    bool b = (type ==  EQ && sum == supply[n]) ||
169             (type == GEQ && sum >= supply[n]) ||
170             (type == LEQ && sum <= supply[n]);
171    if (!b) return false;
172  }
173
174  return true;
175}
176
177// Check the feasibility of the given potentials (dual soluiton)
178// using the "Complementary Slackness" optimality condition
179template < typename GR, typename LM, typename UM,
180           typename CM, typename SM, typename FM, typename PM >
181bool checkPotential( const GR& gr, const LM& lower, const UM& upper,
182                     const CM& cost, const SM& supply, const FM& flow,
183                     const PM& pi )
184{
185  TEMPLATE_DIGRAPH_TYPEDEFS(GR);
186
187  bool opt = true;
188  for (ArcIt e(gr); opt && e != INVALID; ++e) {
189    typename CM::Value red_cost =
190      cost[e] + pi[gr.source(e)] - pi[gr.target(e)];
191    opt = red_cost == 0 ||
192          (red_cost > 0 && flow[e] == lower[e]) ||
193          (red_cost < 0 && flow[e] == upper[e]);
194  }
195 
196  for (NodeIt n(gr); opt && n != INVALID; ++n) {
197    typename SM::Value sum = 0;
198    for (OutArcIt e(gr, n); e != INVALID; ++e)
199      sum += flow[e];
200    for (InArcIt e(gr, n); e != INVALID; ++e)
201      sum -= flow[e];
202    opt = (sum == supply[n]) || (pi[n] == 0);
203  }
204 
205  return opt;
206}
207
208// Run a minimum cost flow algorithm and check the results
209template < typename MCF, typename GR,
210           typename LM, typename UM,
211           typename CM, typename SM >
212void checkMcf( const MCF& mcf, bool mcf_result,
213               const GR& gr, const LM& lower, const UM& upper,
214               const CM& cost, const SM& supply,
215               bool result, typename CM::Value total,
216               const std::string &test_id = "",
217               ProblemType type = EQ )
218{
219  check(mcf_result == result, "Wrong result " + test_id);
220  if (result) {
221    check(checkFlow(gr, lower, upper, supply, mcf.flowMap(), type),
222          "The flow is not feasible " + test_id);
223    check(mcf.totalCost() == total, "The flow is not optimal " + test_id);
224    check(checkPotential(gr, lower, upper, cost, supply, mcf.flowMap(),
225                         mcf.potentialMap()),
226          "Wrong potentials " + test_id);
227  }
228}
229
230int main()
231{
232  // Check the interfaces
233  {
234    typedef int Flow;
235    typedef int Cost;
236    typedef concepts::Digraph GR;
237    checkConcept< McfClassConcept<GR, Flow, Cost>,
238                  NetworkSimplex<GR, Flow, Cost> >();
239  }
240
241  // Run various MCF tests
242  typedef ListDigraph Digraph;
243  DIGRAPH_TYPEDEFS(ListDigraph);
244
245  // Read the test digraph
246  Digraph gr;
247  Digraph::ArcMap<int> c(gr), l1(gr), l2(gr), u(gr);
248  Digraph::NodeMap<int> s1(gr), s2(gr), s3(gr), s4(gr), s5(gr);
249  ConstMap<Arc, int> cc(1), cu(std::numeric_limits<int>::max());
250  Node v, w;
251
252  std::istringstream input(test_lgf);
253  DigraphReader<Digraph>(gr, input)
254    .arcMap("cost", c)
255    .arcMap("cap", u)
256    .arcMap("low1", l1)
257    .arcMap("low2", l2)
258    .nodeMap("sup1", s1)
259    .nodeMap("sup2", s2)
260    .nodeMap("sup3", s3)
261    .nodeMap("sup4", s4)
262    .nodeMap("sup5", s5)
263    .node("source", v)
264    .node("target", w)
265    .run();
266
267  // A. Test NetworkSimplex with the default pivot rule
268  {
269    NetworkSimplex<Digraph> mcf(gr);
270
271    // Check the equality form
272    mcf.upperMap(u).costMap(c);
273    checkMcf(mcf, mcf.supplyMap(s1).run(),
274             gr, l1, u, c, s1, true,  5240, "#A1");
275    checkMcf(mcf, mcf.stSupply(v, w, 27).run(),
276             gr, l1, u, c, s2, true,  7620, "#A2");
277    mcf.lowerMap(l2);
278    checkMcf(mcf, mcf.supplyMap(s1).run(),
279             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#A3");
280    checkMcf(mcf, mcf.stSupply(v, w, 27).run(),
281             gr, l2, u, c, s2, true,  8010, "#A4");
282    mcf.reset();
283    checkMcf(mcf, mcf.supplyMap(s1).run(),
284             gr, l1, cu, cc, s1, true,  74, "#A5");
285    checkMcf(mcf, mcf.lowerMap(l2).stSupply(v, w, 27).run(),
286             gr, l2, cu, cc, s2, true,  94, "#A6");
287    mcf.reset();
288    checkMcf(mcf, mcf.run(),
289             gr, l1, cu, cc, s3, true,   0, "#A7");
290    checkMcf(mcf, mcf.boundMaps(l2, u).run(),
291             gr, l2, u, cc, s3, false,   0, "#A8");
292
293    // Check the GEQ form
294    mcf.reset().upperMap(u).costMap(c).supplyMap(s4);
295    checkMcf(mcf, mcf.run(),
296             gr, l1, u, c, s4, true,  3530, "#A9", GEQ);
297    mcf.problemType(mcf.GEQ);
298    checkMcf(mcf, mcf.lowerMap(l2).run(),
299             gr, l2, u, c, s4, true,  4540, "#A10", GEQ);
300    mcf.problemType(mcf.CARRY_SUPPLIES).supplyMap(s5);
301    checkMcf(mcf, mcf.run(),
302             gr, l2, u, c, s5, false,    0, "#A11", GEQ);
303
304    // Check the LEQ form
305    mcf.reset().problemType(mcf.LEQ);
306    mcf.upperMap(u).costMap(c).supplyMap(s5);
307    checkMcf(mcf, mcf.run(),
308             gr, l1, u, c, s5, true,  5080, "#A12", LEQ);
309    checkMcf(mcf, mcf.lowerMap(l2).run(),
310             gr, l2, u, c, s5, true,  5930, "#A13", LEQ);
311    mcf.problemType(mcf.SATISFY_DEMANDS).supplyMap(s4);
312    checkMcf(mcf, mcf.run(),
313             gr, l2, u, c, s4, false,    0, "#A14", LEQ);
314  }
315
316  // B. Test NetworkSimplex with each pivot rule
317  {
318    NetworkSimplex<Digraph> mcf(gr);
319    mcf.supplyMap(s1).costMap(c).capacityMap(u).lowerMap(l2);
320
321    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::FIRST_ELIGIBLE),
322             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B1");
323    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::BEST_ELIGIBLE),
324             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B2");
325    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::BLOCK_SEARCH),
326             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B3");
327    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::CANDIDATE_LIST),
328             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B4");
329    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::ALTERING_LIST),
330             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B5");
331  }
332
333  return 0;
334}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.