public void Execute()
{
var hNodeDictionary = FUsedGraph.GetNodeDictionary();
var hNodeCount = hNodeDictionary.Count;
// Erstellen der SuperQuelle
var hSuperSource = new BalancedNode(hNodeCount, 0.0);
FUsedGraph.TryToAddNode(hSuperSource);
// Erstellen der SuperSenke
var hSuperTarget = new BalancedNode(hNodeCount + 1, 0.0);
FUsedGraph.TryToAddNode(hSuperTarget);
// Balance der Knoten prüfen und an SuperQuelle und SuperSenke anhängen
foreach (var hNode in hNodeDictionary.Values)
{
var hNodeBalance = ((BalancedNode)hNode).Balance;
if (hNodeBalance > 0.0)
{
// Es ist eine Quelle. Die SuperQuelle soll nun eine Kante auf diesen Knoten haben. Die Kapazität der Kante entspricht der Balance des Knotens
var hNewEdge = new DirectedEdge(hSuperSource, hNode);
hNewEdge.AddWeight(new CapacityWeighted(hNodeBalance));
FUsedGraph.AddEdge(hNewEdge); // Todo: Prüfen ob es richtig funktioniert
}
else if (hNodeBalance < 0.0)
{
// Es ist eine Senke. Dieser Knoten soll nun eine Kante zur SuperSenke haben. Die Kapazität der Kante entspricht der Balance des Knotens
var hNewEdge = new DirectedEdge(hNode, hSuperTarget);
hNewEdge.AddWeight(new CapacityWeighted(-1.0 * hNodeBalance));
FUsedGraph.AddEdge(hNewEdge); // Todo: Prüfen ob es richtig funktioniert
}
}
FUsedGraph.UpdateNeighbourInfoInNodes();
// Nun soll der Edmonds-Karp Algorithmus ausgeführt werden. Dabei werden die SuperQuelle und SuperSenke verwendet
var hEdmondsKarpAlgorithm = new EdmondsKarpAlgorithm(FUsedGraph);
var hFlow = hEdmondsKarpAlgorithm.Execute(hSuperSource.Id, hSuperTarget.Id);
// Nutzt die SuperQuelle die Kantenkapazitäten voll aus?
foreach (var hNeighborEdge in hSuperSource.NeighbourEdges)
{
var hNeighborEdgeHash = hNeighborEdge.Edge.EdgeHashInfo()[0];
var hFlowValue = hFlow[hNeighborEdgeHash];
var hEdgeCapacity = hNeighborEdge.Edge.GetWeightValue <CapacityWeighted>();
if (!hFlowValue.Equals(hEdgeCapacity))
{
// Kein gültiger b-Fluss (Graph kann nicht alles übertragen)
FUsedGraph.RemoveNode(hSuperSource);
FUsedGraph.RemoveNode(hSuperTarget);
Console.WriteLine("Kein Fluss möglich");
return;
}
}
// Löschen der SuperQuelle, SuperSenke und den verbindenden Kanten
FUsedGraph.RemoveNode(hSuperSource);
FUsedGraph.RemoveNode(hSuperTarget);
// Den Fluss übernehmen. Dabei aber die Infos zur SuperQuelle und SuperSenke Ignorieren
var hTotalFlow = 0.0;
var hGraphEdgeDictionary = FUsedGraph.GenerateEdgeHashDictionary();
var hFlussGraphDictionary = new Dictionary <string, double>();
foreach (var hEdgeHash in hGraphEdgeDictionary.Keys)
{
hFlussGraphDictionary.Add(hEdgeHash, 0.0);
}
foreach (var hFlowInfo in hFlow)
{
if (hFlussGraphDictionary.ContainsKey(hFlowInfo.Key))
{
hFlussGraphDictionary[hFlowInfo.Key] = hFlowInfo.Value;
}
}
// Solange es noch negative Zyklen gibt
var hFoundNegativeCycle = true;
while (hFoundNegativeCycle)
{
hFoundNegativeCycle = false;
// Residualgraphen erstellen
var hResidualGraph = ResidualGraphGenerator.GenerateCostCapacity(FUsedGraph, hFlussGraphDictionary);
var hEdgeHashDictionary = hResidualGraph.GenerateEdgeHashDictionary();
// Ausgehend von jedem Knoten wird versucht ein negativer Zykel zu finden
foreach (var hNode in hResidualGraph.GetNodeDictionary())
{
// Negativen Zyklus bezüglich den Kosten suchen
var hBellmanFordAlgorithm = new BellmanFordAlgorithm(hResidualGraph);
hBellmanFordAlgorithm.Execute(hNode.Value.Id);
if (hBellmanFordAlgorithm.HasNegativeCycles)
{
// Negativen Zyklus gefunden
hFoundNegativeCycle = true;
// ToDo Auf diesem Zyklus die maximale Kapazität ermitteln
var hEdgeHashesOfCycle = hBellmanFordAlgorithm.CycleEdges;
var hMinCapacityInCycle = Double.PositiveInfinity;
foreach (var hEdgeInCycleHash in hEdgeHashesOfCycle)
{
var hEdgeCapcaityValue = hEdgeHashDictionary[hEdgeInCycleHash].GetWeightValue <CapacityWeighted>();
if (hEdgeCapcaityValue < hMinCapacityInCycle)
{
hMinCapacityInCycle = hEdgeCapcaityValue;
}
}
hTotalFlow += hMinCapacityInCycle;
// ToDo Fluss auf dem Originalen Graphen entsprechend anpassen (Orginial Kante, Nicht-Original Kante)
foreach (var hEdgeInCycleHash in hEdgeHashesOfCycle)
{
if (ResidualGraphGenerator.HinkantenEdgeHashes.Contains(hEdgeInCycleHash))
{
// Hinkante
// Diese Kante kann ich im Flussgraphen Dictionary direkt ansprechen da die Konten im Hash in der richtigen Reihenfolge stehen
hFlussGraphDictionary[hEdgeInCycleHash] += hMinCapacityInCycle;
}
else if (ResidualGraphGenerator.RueckKantenEdgeHashes.Contains(hEdgeInCycleHash))
{
// Bei der Breitensuche im Augmentieren Graphen wurde eine Rückkante verwendet.
// Diese Rückkante existiert so im originalen Graphen nicht weshalb auch der Hash-Value nicht passt.
// Dieser ist lediglich verdreht. Also wird der HashWert vorher noch gespiegelt um die ursprüngliche Kante zu identifizieren
var hHashValueOfOriginalEdge = HelpFunctions.InvertEdgeHash(hEdgeInCycleHash);
hFlussGraphDictionary[hHashValueOfOriginalEdge] -= hMinCapacityInCycle;
}
}
break;
}
}
}
// Kosten des Flusses ermitteln
var hFlowCost = 0.0;
foreach (var hEdgeInFlow in hFlussGraphDictionary)
{
var hEdge = hGraphEdgeDictionary[hEdgeInFlow.Key];
hFlowCost += hEdge.GetWeightValue <CostWeighted>() * hEdgeInFlow.Value;
}
Console.WriteLine("Kostenminimaler Fluss:\t" + hFlowCost);
}
public void Execute()
{
var hNodeDictionary = FUsedGraph.GetNodeDictionary();
var hNodeCount = hNodeDictionary.Count;
// Erstellen der SuperQuelle
var hSuperSource = new Node(hNodeCount);
FUsedGraph.TryToAddNode(hSuperSource);
// Erstellen der SuperSenke
var hSuperTarget = new Node(hNodeCount + 1);
FUsedGraph.TryToAddNode(hSuperTarget);
var hPseudoEdges = new List <Edge>();
// Die SuperQuelle mit den Knoten der Gruppe A verbinden
for (var hNodeInGroupAId = 0; hNodeInGroupAId < FNodesGroupALimit; hNodeInGroupAId++)
{
var hNodeInGroupA = hNodeDictionary[hNodeInGroupAId];
var hNewEdge = new DirectedEdge(hSuperSource, hNodeInGroupA);
hNewEdge.AddWeight(new CapacityWeighted(1));
FUsedGraph.AddEdge(hNewEdge);
hPseudoEdges.Add(hNewEdge);
}
for (var hNodeInGroupAId = FNodesGroupALimit; hNodeInGroupAId < hNodeCount; hNodeInGroupAId++)
{
var hNodeInGroupB = hNodeDictionary[hNodeInGroupAId];
var hNewEdge = new DirectedEdge(hNodeInGroupB, hSuperTarget);
hNewEdge.AddWeight(new CapacityWeighted(1));
FUsedGraph.AddEdge(hNewEdge);
hPseudoEdges.Add(hNewEdge);
}
FUsedGraph.UpdateNeighbourInfoInNodes();
var hEdmondsKarpAlgorithm = new EdmondsKarpAlgorithm(FUsedGraph);
var hFlow = hEdmondsKarpAlgorithm.Execute(hSuperSource.Id, hSuperTarget.Id);
// PseudoKanten wieder entfernen
foreach (var hPseudoEdge in hPseudoEdges)
{
FUsedGraph.RemoveEdge(hPseudoEdge);
}
// Superquelle und -senke wieder entfernen.
FUsedGraph.RemoveNode(hSuperSource);
FUsedGraph.RemoveNode(hSuperTarget);
var hFlowCopy = new List <string>(hFlow.Keys);
foreach (var hFlowEdge in hFlowCopy)
{
var hNodes = hFlowEdge.Split('-');
var hEdgeSourceNodeId = Convert.ToInt32(hNodes[0]);
var hEdgeTargetNodeId = Convert.ToInt32(hNodes[1]);
if (hEdgeSourceNodeId == hSuperSource.Id)
{
hFlow.Remove(hFlowEdge);
}
else if (hEdgeTargetNodeId == hSuperTarget.Id)
{
hFlow.Remove(hFlowEdge);
}
else if (hFlow[hFlowEdge] == 0.0)
{
hFlow.Remove(hFlowEdge);
}
}
Console.WriteLine("Die Anzahl der maximalen Matchings beträgt\t" + hFlow.Count);
}
