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@…>, 15 years ago

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

File size: 9.9 KB
RevLine 
[648]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"
[656]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"
[648]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
[656]79enum ProblemType {
80  EQ,
81  GEQ,
82  LEQ
83};
84
[648]85// Check the interface of an MCF algorithm
[654]86template <typename GR, typename Flow, typename Cost>
[648]87class McfClassConcept
88{
89public:
90
91  template <typename MCF>
92  struct Constraints {
93    void constraints() {
94      checkConcept<concepts::Digraph, GR>();
95
[652]96      MCF mcf(g);
[648]97
[653]98      b = mcf.reset()
99             .lowerMap(lower)
[652]100             .upperMap(upper)
101             .capacityMap(upper)
102             .boundMaps(lower, upper)
103             .costMap(cost)
104             .supplyMap(sup)
105             .stSupply(n, n, k)
[656]106             .flowMap(flow)
107             .potentialMap(pot)
[652]108             .run();
[656]109     
110      const MCF& const_mcf = mcf;
[648]111
[656]112      const typename MCF::FlowMap &fm = const_mcf.flowMap();
113      const typename MCF::PotentialMap &pm = const_mcf.potentialMap();
[652]114
[656]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);
[652]119
[648]120      ignore_unused_variable_warning(fm);
121      ignore_unused_variable_warning(pm);
[652]122      ignore_unused_variable_warning(x);
[648]123    }
124
125    typedef typename GR::Node Node;
126    typedef typename GR::Arc Arc;
[654]127    typedef concepts::ReadMap<Node, Flow> NM;
128    typedef concepts::ReadMap<Arc, Flow> FAM;
129    typedef concepts::ReadMap<Arc, Cost> CAM;
[648]130
131    const GR &g;
[654]132    const FAM &lower;
133    const FAM &upper;
134    const CAM &cost;
[648]135    const NM &sup;
136    const Node &n;
137    const Arc &a;
[654]138    const Flow &k;
139    Flow v;
[652]140    bool b;
[648]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,
[656]153                const SM& supply, const FM& flow,
154                ProblemType type = EQ )
[648]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];
[656]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;
[648]172  }
173
174  return true;
175}
176
177// Check the feasibility of the given potentials (dual soluiton)
[652]178// using the "Complementary Slackness" optimality condition
[648]179template < typename GR, typename LM, typename UM,
[656]180           typename CM, typename SM, typename FM, typename PM >
[648]181bool checkPotential( const GR& gr, const LM& lower, const UM& upper,
[656]182                     const CM& cost, const SM& supply, const FM& flow,
183                     const PM& pi )
[648]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  }
[656]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 
[648]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,
[656]216               const std::string &test_id = "",
217               ProblemType type = EQ )
[648]218{
219  check(mcf_result == result, "Wrong result " + test_id);
220  if (result) {
[656]221    check(checkFlow(gr, lower, upper, supply, mcf.flowMap(), type),
[648]222          "The flow is not feasible " + test_id);
223    check(mcf.totalCost() == total, "The flow is not optimal " + test_id);
[656]224    check(checkPotential(gr, lower, upper, cost, supply, mcf.flowMap(),
[648]225                         mcf.potentialMap()),
226          "Wrong potentials " + test_id);
227  }
228}
229
230int main()
231{
232  // Check the interfaces
233  {
[654]234    typedef int Flow;
235    typedef int Cost;
[662]236    typedef concepts::Digraph GR;
[654]237    checkConcept< McfClassConcept<GR, Flow, Cost>,
238                  NetworkSimplex<GR, Flow, Cost> >();
[648]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);
[656]248  Digraph::NodeMap<int> s1(gr), s2(gr), s3(gr), s4(gr), s5(gr);
[652]249  ConstMap<Arc, int> cc(1), cu(std::numeric_limits<int>::max());
[648]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)
[656]261    .nodeMap("sup4", s4)
262    .nodeMap("sup5", s5)
[648]263    .node("source", v)
264    .node("target", w)
265    .run();
266
[652]267  // A. Test NetworkSimplex with the default pivot rule
[648]268  {
[653]269    NetworkSimplex<Digraph> mcf(gr);
[648]270
[656]271    // Check the equality form
[653]272    mcf.upperMap(u).costMap(c);
273    checkMcf(mcf, mcf.supplyMap(s1).run(),
[652]274             gr, l1, u, c, s1, true,  5240, "#A1");
[653]275    checkMcf(mcf, mcf.stSupply(v, w, 27).run(),
[652]276             gr, l1, u, c, s2, true,  7620, "#A2");
[653]277    mcf.lowerMap(l2);
278    checkMcf(mcf, mcf.supplyMap(s1).run(),
[652]279             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#A3");
[653]280    checkMcf(mcf, mcf.stSupply(v, w, 27).run(),
[652]281             gr, l2, u, c, s2, true,  8010, "#A4");
[653]282    mcf.reset();
283    checkMcf(mcf, mcf.supplyMap(s1).run(),
[652]284             gr, l1, cu, cc, s1, true,  74, "#A5");
[653]285    checkMcf(mcf, mcf.lowerMap(l2).stSupply(v, w, 27).run(),
[652]286             gr, l2, cu, cc, s2, true,  94, "#A6");
[653]287    mcf.reset();
288    checkMcf(mcf, mcf.run(),
[652]289             gr, l1, cu, cc, s3, true,   0, "#A7");
[653]290    checkMcf(mcf, mcf.boundMaps(l2, u).run(),
[652]291             gr, l2, u, cc, s3, false,   0, "#A8");
[656]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);
[648]314  }
315
[652]316  // B. Test NetworkSimplex with each pivot rule
[648]317  {
[653]318    NetworkSimplex<Digraph> mcf(gr);
319    mcf.supplyMap(s1).costMap(c).capacityMap(u).lowerMap(l2);
[648]320
[653]321    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::FIRST_ELIGIBLE),
[652]322             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B1");
[653]323    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::BEST_ELIGIBLE),
[652]324             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B2");
[653]325    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::BLOCK_SEARCH),
[652]326             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B3");
[653]327    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::CANDIDATE_LIST),
[652]328             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B4");
[653]329    checkMcf(mcf, mcf.run(NetworkSimplex<Digraph>::ALTERING_LIST),
[652]330             gr, l2, u, c, s1, true,  5970, "#B5");
[648]331  }
332
333  return 0;
334}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.