private Int32 ConnectCount(Area area1, Area area2)
{
Int32 connectCount = 0;
foreach (Port gateway in area1.Gateways)
if (gateway.Router.Area == area2) connectCount++;
return connectCount;
}
public void DoAlg(int areasCount)
{
Area area = new Area();
area.Number = network.Areas.Count;
foreach (Router router in network.Areas[0].Routers)
{
area.Routers.Add(router);
router.Area = area;
}
network.Areas[0].Routers.Clear();
network.Areas.Add(area);
DoBisection(network.Routers, areasCount);
foreach (Channel channel in network.Channels)
{
if (channel.StartRouter.Area == channel.EndRouter.Area)
{
channel.Area = channel.StartRouter.Area;
channel.Area.Channels.Add(channel);
}
else
{
channel.Area = null;
}
}
}
private Int32 ConnectCount(Router router, Area area)
{
Int32 connectCount = 0;
foreach (Port port in router.ConnectedPorts)
if (port.Router.Area == area) connectCount++;
return connectCount;
}
/// <summary>
/// Первоначальная инициализация
/// </summary>
/// <param name="area">Сетевой сегмент</param>
public void DoAlg(Area area)
{
// Сортировка узлов по удалению от корня дерева кратчайших путей
area.Routers = area.Routers.OrderBy(r => r.DistancePointer).ToList();
// установки для корня дерева оптимальных путей
area.Routers[0].EnterPort = null;
// Построение резервных маршрутов
for (Int32 i = 1; i < area.Routers.Count; i++)
{
PaveReserveRouts(area.Routers[i]);
}
}
/// <summary>
/// Динамический перерасчет дерева оптимальных маршрутов
/// в сетевом сегменте
/// </summary>
/// <param name="area">Сетевой сегмент</param>
/// <returns></returns>
public Boolean Recalculate(Area area)
{
foreach (Router router in area.Routers)
{
foreach (Port port in router.ConnectedPorts)
{
if (port.Router.Area == area && port.Router.DistancePointer > 0)
{
if (port == router.EnterPort)
{
port.OppositePort.Distance = Const.INF;
port.OppositePort.Route.Clear();
}
else
{
port.OppositePort.Distance = router.DistancePointer + port.Channel.Criterion;
port.OppositePort.Route.Clear();
port.OppositePort.Route.AddRange(router.MainRoute);
port.OppositePort.Route.Add(port);
if (port.OppositePort == port.Router.EnterPort)
{
Int32 dist = port.Router.ConnectedPorts[0].Distance;
foreach (Port p in port.Router.ConnectedPorts)
{
if (p.Distance < dist)
{
dist = p.Distance;
port.Router.EnterPort = p;
}
}
}
}
if (port.OppositePort.Distance < port.Router.DistancePointer)
{
set.Add(new PairRoutes(port.Router.EnterPort.Route, port.OppositePort.Route));
//set.Add(CreateRoute(port.Router.EnterPort.Route));
//set.Add(CreateRoute(port.Route));
port.Router.EnterPort = port.OppositePort;
port.Router.DistancePointer = port.Router.EnterPort.Distance;
port.Router.MainRoute.Clear();
port.Router.MainRoute.AddRange(port.Router.EnterPort.Route);
return false;
}
port.Router.DistancePointer = port.Router.EnterPort.Distance;
port.Router.MainRoute.Clear();
port.Router.MainRoute.AddRange(port.Router.EnterPort.Route);
}
}
}
return true;
}
// конструктор
public Settings(Double q, List<Area> areas, Int32 changesCount,
Int32 limit, Area areaPointer, Int32 segCount, Boolean auto,
Boolean fullMesh, Boolean autoWeight, Boolean autoPortName)
{
InitializeComponent();
cbArea.DataSource = areas;
txtValue.Text = q.ToString();
txtChangesCount.Text = changesCount.ToString();
txtLimit.Text = limit.ToString();
txtSegmentsCount.Text = segCount.ToString();
rbtnAuto.Checked = auto;
ckAutoWeight.Checked = autoWeight;
ckFullMesh.Checked = fullMesh;
if (areas.Contains(areaPointer) == true)
cbArea.SelectedItem = areaPointer;
}
/// <summary>
/// Динамический перерасчет дерева оптимальных маршрутов
/// в сетевом сегменте
/// </summary>
/// <param name="area">Сетевой сегмент</param>
/// <returns></returns>
public Boolean Recalculate(Area area)
{
foreach (Router router in area.Routers)
{
foreach (Port port in router.ConnectedPorts)
{
if (port.Router.Area == area && port.Router.DistancePointer > 0)
{
if (port == router.EnterPort)
{
port.OppositePort.Distance = Const.INF;
}
else
{
port.OppositePort.Distance = router.DistancePointer + port.Channel.Criterion;
if (port.OppositePort == port.Router.EnterPort)
{
Int32 dist = port.Router.EnterPort.Distance;
foreach (Port p in port.Router.ConnectedPorts)
{
if (p.Distance < dist)
{
dist = p.Distance;
port.Router.EnterPort = p;
}
}
}
}
if (port.OppositePort.Distance < port.Router.DistancePointer)
{
set.Add(new ChannelsPair(port.Router.EnterPort.Channel, port.Channel));
port.Router.EnterPort = port.OppositePort;
port.Router.DistancePointer = port.Router.EnterPort.Distance;
return false;
}
port.Router.DistancePointer = port.Router.EnterPort.Distance;
}
}
}
return true;
}
private void DoBisection(List<Router> routers, int areasCount)
{
int diameter = AlgDiameter.DoAlg(routers);
Router tmpRouter = null;
foreach (Router router in routers)
{
foreach (Router r in routers)
{
r.DistancePointer = Const.INF;
r.Used = false;
}
router.DistancePointer = 0;
tmpRouter = router;
for (int i = 0; i < routers.Count; i++)
{
foreach (Port port in tmpRouter.ConnectedPorts)
{
if ((port.Router.DistancePointer > tmpRouter.DistancePointer + 1) && (port.Router.Used == false))
{
port.Router.DistancePointer = tmpRouter.DistancePointer + 1;
}
}
tmpRouter.Used = true;
int min = Const.INF;
foreach (Router r in routers)
{
if ((r.DistancePointer < min) && (r.Used == false))
{
tmpRouter = r;
min = r.DistancePointer;
}
}
}
if (tmpRouter.DistancePointer == diameter)
{
break;
}
}
Area area = new Area();
area.Number = network.Areas.Count;
network.Areas.Add(area);
List<Router> newArea = new List<Router>();
foreach (Router router in routers)
{
if (router.DistancePointer < diameter / 2 + 1)
{
newArea.Add(router);
}
}
foreach (Router router in newArea)
{
router.Area.Routers.Remove(router);
network.Areas[network.Areas.Count - 1].Routers.Add(router);
router.Area = network.Areas[network.Areas.Count - 1];
}
if ((areasCount / 2 > 1) && (network.Areas[network.Areas.Count - 1].Routers.Count > 2) && (network.Areas[network.Areas.Count - 2].Routers.Count > 2))
{
DoBisection(network.Areas[network.Areas.Count - 1].Routers, areasCount / 2);
DoBisection(network.Areas[network.Areas.Count - 3].Routers, areasCount / 2);
}
}
// событие: пункт Величиа Связности выбран
private void menuOptionsSettings_Click(object sender, EventArgs e)
{
Settings settings = new Settings(Q, this.CurrentField.Network.Areas, changeCount, limit, areaPointer,
SegmentsCount, autoRecalculate, FullMesh, AutoWeight, AutoPortName);
if (settings.ShowDialog(this) == DialogResult.OK)
{
Q = settings.Q;
areaPointer = settings.AreaPointer;
changeCount = settings.ChangeCount;
limit = settings.Limit;
SegmentsCount = settings.SegmentsCount;
autoRecalculate = settings.Auto;
FullMesh = settings.FullMesh;
AutoWeight = settings.AutoWeight;
AutoPortName = settings.AutoPortName;
lblQ.Text = String.Format(" Q: {0:0.##}", Q);
}
}
public void UpdateGraphics(Area area)
{
Pen grayPen = new Pen(Color.Gray, 1);
Pen areaPen = new Pen(area.SpecChannelColor, 4);
foreach (Channel channel in area.Channels)
channel.Pen = grayPen;
foreach (Router router in area.Routers)
{
foreach (Port port in router.ConnectedPorts)
if (router.DistancePointer - port.Channel.Criterion == port.Router.DistancePointer && port.Router.Area == area)
{
port.Channel.Pen = areaPen;
break;
}
if (router.DistancePointer == 0)
router.Mark = Marks.Dejkstra;
}
}
public void ResetReserve(Area resetedArea)
{
foreach (Router router in resetedArea.Routers)
{
router.Grade = Const.INF;
router.Open = true;
}
}
public void ResetEquipment(Area resetedArea)
{
// исходные установки узлов связи
foreach (Router router in resetedArea.Routers)
{
router.DistancePointer = Const.INF;
router.Mark = Marks.None;
router.Used = false;
foreach (Port port in router.ConnectedPorts)
{
port.Distance = Const.INF;
port.Route.Clear();
}
}
// исходные установки каналов связи
Pen pen = new Pen(Color.Gray, 1);
foreach (Channel channel in resetedArea.Channels)
{
channel.Pen = pen;
channel.Tree = false;
}
}
public List<Int32> MultiRePairSwitch(Area area, Int32 changesCount, Int32 limit)
{
List<int> changesSet = new List<int>();
AlgPairSwitch algPairSwitch = new AlgPairSwitch();
StringBuilder message = new StringBuilder();
message.AppendFormat("[date: {0}]\n", DateTime.Now);
message.AppendFormat("file: {0}\n", mainForm.ctlTabControl.SelectedTab.Text);
message.AppendLine("--- Pair Shifts Algorithm: Recalculate ---");
Stopwatch stopWatch = Stopwatch.StartNew();
Random rnd = new Random();
for (int i = 0; i < changesCount; i++)
{
area.Channels[rnd.Next(area.Channels.Count - 2)].Criterion = 1 + rnd.Next(limit);
while (algPairSwitch.Recalculate(area) == false) { }
changesSet.Add(algPairSwitch.Set.Count);
algPairSwitch.Set.Clear();
}
stopWatch.Stop();
foreach (Channel channel in area.Channels)
{
channel.ChangeCriterion(mainForm.Criterion);
}
mainForm.AddPairOperationResult(changesSet, mainForm.ctlTabControl.SelectedTab.Text, area.Number, "Pair Switch", area.Routers.Count);
message.AppendFormat("time: {0:00.000} ms\n", (stopWatch.ElapsedTicks * 1000.0) / Stopwatch.Frequency);
UpdateField();
message.AppendLine("--- End ---");
message.AppendLine();
mainForm.ConsoleWrite(message.ToString());
return changesSet;
}
public void Merge(Area area)
{
while (area.Routers.Count > 0)
AddRouter(area.Routers[0]);
}
private void DoAlg(Network net, Router root, Double q)
{
// 1 этап. Алгоритм Прима
AlgPrim algPrim = new AlgPrim(root, net);
// 2 этап. Получение первичных сегментов
foreach (Router router in net.Routers)
{
Port port = Deg(router);
if (port != null)
{
Area area = new Area(net.Areas.Count);
area.AddRouter(port.Owner);
if (port.Router.Area == net.MainArea)
area.AddRouter(port.Router);
else
port.Router.Area.AddRouter(router);
net.Areas.Add(area);
}
}
// 3 этап. Получение вторичных сегментов
List<Router> unallocatedRouters;
while ((unallocatedRouters = GetUnallocatedRouters(net.Routers, net.MainArea)).Count > 0 )
{
// список сегментов, к которым могут присоединиться нераспределенные вершины PA
List<Area> potentialAreas = new List<Area>();
// список весов ребер, связывающих вершины с их потенциальными сегментами PW
List<Int32> potentialWeights = new List<Int32>();
foreach (Router router in unallocatedRouters)
{
// количество сегментов с одинаковой величиной связей
Int32 maxConnectValue = 0;
// список сегментов с одинаковой величиной связей ECA
List<Area> equalConnectAreas = new List<Area>();
// список весов ребер, соединяющий вершину с соответствующим сегментом
List<Int32> channelWeights = new List<Int32>();
foreach (Port port in router.ConnectedPorts)
{
if (port.Channel.Tree == true && port.Router.Area != net.MainArea && port.Router.Area.Used == false)
{
Int32 connectCount = ConnectCount(router, port.Router.Area);
if (connectCount == maxConnectValue)
{
// дополнение списка ECA
port.Router.Area.Used = true;
equalConnectAreas.Add(port.Router.Area);
channelWeights.Add(port.Channel.Criterion);
}
else if (connectCount > maxConnectValue)
{
// обновление списка ECA
foreach (Area area in equalConnectAreas)
area.Used = false;
port.Router.Area.Used = true;
maxConnectValue = connectCount;
equalConnectAreas = new List<Area>() { port.Router.Area };
channelWeights = new List<Int32>() { port.Channel.Criterion };
}
}
}
/* выбор оптимального сегмента из соседей вершины */
Area connectedArea = null;
// минимальный вес ребра между сегментом и вершиной
Int32 minConn = Const.INF;
if (equalConnectAreas.Count > 0)
{
for (Int32 i = 0; i < equalConnectAreas.Count; i++ )
{
equalConnectAreas[i].Used = false;
if (channelWeights[i] < minConn)
{
connectedArea = equalConnectAreas[i];
minConn = channelWeights[i];
}
}
}
// добавление сегмента к списку PA
potentialAreas.Add(connectedArea);
// добавление веса ребра к списку PW
potentialWeights.Add(minConn);
/*
* ЗАМЕЧАНИЕ 1:
* индекс добавленного сегмента и веса ребра
* совпадает с индексом текущей нераспределенной вершины
* ЗАМЕЧАНИЕ 2:
* элемент списка PA может быть null
*/
}
/* определение оптимальной пары сегмент - вершина */
Area a = potentialAreas[0];
Router r = unallocatedRouters[0];
Int32 min = potentialWeights[0];
for (Int32 i = 1; i < potentialAreas.Count; i++)
if (potentialWeights[i] < min)
{
min = potentialWeights[i];
a = potentialAreas[i];
r = unallocatedRouters[i];
}
/* добавление вершины к сегменту */
a.AddRouter(r);
}
// 4 этап. Окончательное разбиение
// список неоптимальных сегментов ( Q < optQ )
List<Area> suboptimalAreas;
while ((suboptimalAreas = GetSuboptimalAreas(net.Areas, q)).Count > 0)
{
// список сегментов, которые могут быть объединены с неоптимальными сегментами PA
List<Area> potentialAreas = new List<Area>();
// список весов ребер, связывающих сегменты PW
List<Int32> potentialWeights = new List<Int32>();
foreach (Area area in suboptimalAreas)
{
// количество сегментов с одинаковой величиной связей
Int32 maxConnectValue = 0;
// список сегментов с одинаковой величиной связей ECA
List<Area> equalConnectAreas = new List<Area>();
// список весов ребер, соединяющих сегменты
List<Int32> channelWeights = new List<Int32>();
foreach (Port gateway in area.Gateways)
{
if (gateway.Channel.Tree == true && gateway.Router.Area.Used == false)
{
Int32 connectCount = ConnectCount(area, gateway.Router.Area);
if (connectCount == maxConnectValue)
{
// дополнение списка ECA
gateway.Router.Area.Used = true;
equalConnectAreas.Add(gateway.Router.Area);
channelWeights.Add(gateway.Channel.Criterion);
}
else if (connectCount > maxConnectValue)
{
// обновление списка ECA
foreach (Area ar in equalConnectAreas)
ar.Used = false;
gateway.Router.Area.Used = true;
maxConnectValue = connectCount;
equalConnectAreas = new List<Area>() { gateway.Router.Area };
channelWeights = new List<Int32>() { gateway.Channel.Criterion };
}
}
}
/* выбор оптимального сегмента из соседей текущего */
Area connectedArea = null;
// минимальный вес ребра между сегментами
Int32 minConn = Const.INF;
if (equalConnectAreas.Count > 0)
{
for (Int32 i = 0; i < equalConnectAreas.Count; i++)
{
equalConnectAreas[i].Used = false;
if (channelWeights[i] < minConn)
{
connectedArea = equalConnectAreas[i];
minConn = channelWeights[i];
}
}
}
// добавление сегмента к списку PA
potentialAreas.Add(connectedArea);
// добавление веса ребра к списку PW
potentialWeights.Add(minConn);
/*
* ЗАМЕЧАНИЕ 3:
* индекс добавленного сегмента и веса ребра
* совпадает с индексом текущего неоптимального сегмента
* ЗАМЕЧАНИЕ 4:
* элемент списка PA может быть null
*/
}
/* определение оптимальной пары сегмент - сегмент */
Area a1 = potentialAreas[0];
Area a2 = suboptimalAreas[0];
Int32 min = potentialWeights[0];
for (Int32 i = 1; i < potentialAreas.Count; i++)
if (potentialWeights[i] < min)
{
min = potentialWeights[i];
a1 = potentialAreas[i];
a2 = suboptimalAreas[i];
}
/* объединение сегментов */
a1.Merge(a2);
}
}
private List<Router> GetUnallocatedRouters(List<Router> routers, Area mainArea)
{
List<Router> unallocatedRouters = new List<Router>();
foreach (Router router in routers)
if (router.Area == mainArea)
unallocatedRouters.Add(router);
return unallocatedRouters;
}
public void ResetChannels(Area resetedArea)
{
// исходные установки каналов связи
Pen pen = new Pen(Color.Gray, 1);
foreach (Channel channel in Channels)
{
channel.Pen = pen;
channel.Tree = false;
}
}
// получение списка вершин, составляющих путь между двумя исходными вершинами
private void PaveRoute(Area startArea, Area endArea, int position)
{
/* Поиск маршрута по алгоритму Дейкстры */
startArea.DistancePointer = 0;
Area tmpArea = startArea;
while (tmpArea != endArea)
{
foreach (Port port in tmpArea.Gateways)
{
if ((port.Router.Area.DistancePointer > (tmpArea.DistancePointer + port.Channel.Criterion)) &&
(port.Router.Area.Used == false))
{
port.Router.Area.DistancePointer = tmpArea.DistancePointer + port.Channel.Criterion;
}
}
tmpArea.Used = true;
int min = Const.INF;
foreach (Area area in network.Areas)
{
lab += 1;
if ((area.DistancePointer < min) && (area.Used == false))
{
min = area.DistancePointer;
tmpArea = area;
}
}
}
/* Построение найденного маршрута */
tmpArea = endArea;
while (tmpArea != startArea)
{
foreach (Port port in tmpArea.Gateways)
{
if (port.Router.Area.DistancePointer == tmpArea.DistancePointer - port.Channel.Criterion)
{
if (port.Router == port.Channel.StartRouter)
{
routeRouters.Insert(position, port.Channel.EndRouter);
routeRouters.Insert(position, port.Channel.StartRouter);
}
else
{
routeRouters.Insert(position, port.Channel.StartRouter);
routeRouters.Insert(position, port.Channel.EndRouter);
}
tmpArea = port.Router.Area;
routeChannels.Add(port.Channel);
break;
}
}
}
}
