private void Partitioned(Bee bee)//актуализация значений partitioned и component у ребер
{
//актуализация значений component
foreach (var vertex in bee.vertices)
{
foreach (var edge in bee.edges)
{
if (vertex.number == edge.first_vertex.number)
{
edge.first_vertex.component = vertex.component;
}
else if (vertex.number == edge.second_vertex.number)
{
edge.second_vertex.component = vertex.component;
}
}
}
//актуализация значений partitioned
foreach (var edge in bee.edges)
{
if (edge.first_vertex.component != edge.second_vertex.component)
{
edge.partitioned = true;
}
}
}
private void OutputGraph(Bee bee, int type)//Консольний вивід
{
if (type == 1)
{
Partitioned(bee);
Console.WriteLine("-I--II---Weight--Partitioned");
foreach (var item in bee.edges)
{
Console.WriteLine(item.ToString());
}
Console.WriteLine(bee.cutWeight);
}
if (type == 2)
{
Console.WriteLine(bee.squad + " " + bee.cutWeight);
}
}
private void Transfer(Bee bee, Vertex vertex)//перемещение вершины в противоположную компоненту
{
foreach (var vert in bee.vertices)
{
if (vert.number == vertex.number)
{
if (vertex.component == 0)
{
vert.component = 1;
}
else
{
vert.component = 0;
}
}
}
}
private List <Vertex> AddingVertexToComponent(Bee bee, int vertexNumber)//для каждой вершины в компоненте добавляем ее соседей пока не виполниться КБ
{
List <Vertex> Neighbors = new List <Vertex>();
bee.edges.Shuffle();
foreach (var element in bee.edges)
{
if (bee.BalanceCriterion())
{
break;
}
else if (element.first_vertex.number == vertexNumber)
{
//if (element.first_vertex.component == 0)
//{
bee.vertices[vertexNumber - 1].component = 1;
element.first_vertex.component = 1;
//}
if (element.second_vertex.component == 0)
{
bee.vertices[element.second_vertex.number - 1].component = 1;
element.second_vertex.component = 1;
Neighbors.Add(element.second_vertex);
}
}
else if (element.second_vertex.number == vertexNumber)
{
//if (element.second_vertex.component == 0)
//{
element.second_vertex.component = 1;
bee.vertices[vertexNumber - 1].component = 1;
//}
if (element.first_vertex.component == 0)
{
element.first_vertex.component = 1;
Neighbors.Add(element.first_vertex);
bee.vertices[element.first_vertex.number - 1].component = 1;
}
}
}
return(Neighbors);
}
private List <Bee> RandomPartitioning(Graph graph, int count)//рандомно-направленное создание пчел(разбиений)
{
Bee bee = new Bee();
List <Bee> beeList = new List <Bee>();
int num;
Random rand = new Random();
for (int i = 0; i < count; i++)//создаем count пчёл
{
bee.edges = new List <Edge>(graph.edges.Clone());
bee.vertices = new List <Vertex>(graph.vertices.Clone());
num = rand.Next(1, bee.vertices.Count);
List <Vertex> numbers = new List <Vertex>(AddingVertexToComponent(bee, num));
List <Vertex> numbersNew = new List <Vertex>();
while (!bee.BalanceCriterion())
{
foreach (var vertex in numbers)
{
if (bee.BalanceCriterion())
{
break;
}
numbersNew.AddRange(AddingVertexToComponent(bee, vertex.number));
numbersNew.RemoveAll(e => e.number == vertex.number);
}
numbers = (List <Vertex>)numbersNew.Clone();
}
Partitioned(bee);
bee.cutWeight = SumCut(bee.edges);
bee.squad = squadNumber++;
beeList.Add((Bee)bee.Clone());
}
return(beeList);
}
private void LocalOptimization(Bee bee, int r)//рандомно-направленное изменение пчел-фуражиров
{
//отбор вершин инцидентных ребрам разреза
//забираем вершины что стоят на первой позиции в ребре
var q1 = from e in bee.edges
where e.partitioned == true
select e.first_vertex;
//забираем вершины что стоят на второй позиции в ребре
var q2 = from e in bee.edges
where e.partitioned == true
select e.second_vertex;
List <Vertex> q3 = new List <Vertex>();
q3.AddRange(q1);
q3.AddRange(q2);
//формируем список вершин инцидентных ребрам разреза без повторений
var q4 = (from vertex in q3
select vertex.number).Distinct().ToList();
List <Vertex> q5 = new List <Vertex>();
foreach (var vertex in bee.vertices)
{
foreach (var num in q4)
{
if (vertex.number == num)
{
q5.Add((Vertex)vertex.Clone());
}
}
}
Random rand = new Random();
bool cb = false;
//для гарантии выполнения критерия баланса
//прооцес изменения начинается заново пока не выполнится критерий баланса
while (!cb)
{
Bee copyBee = (Bee)bee.Clone();
//перетягиваем r рандомных вершин в противоположную компоненту
for (int i = 0; i < r; i++)
{
//если q5 не пустая
if (q5.Count > 0)
{
//перетягиваем рандомную вершину в противоположную компоненту
Vertex randVertex = q5.ElementAt(rand.Next(0, q5.Count));
Transfer(copyBee, randVertex);
}
else
{
break;
}
}
//проверяем КБ для новоизмененной копии пчелы-фуражира
cb = copyBee.BalanceCriterion();
if (cb)
{
//в случае выполнения пчела-фуражир принимает состояние копии
bee = (Bee)copyBee.Clone();
Partitioned(bee);
bee.cutWeight = SumCut(bee.edges);
}
}
}
public Bee Partitioning(Graph graph, int ns, int mb, int nf, int r, int stopCount)//Розбиття за Бджолиним алгоритмом
{
spyBee.Clear();
optimizationAreas.Clear();
foragerBee.Clear();
diagramData.Clear();
bestBee.diagramData = new List <int>();
squadNumber = 0;
int solutionNotBetterCount = 0;
//генерируем начальное множество пчел-разведчиков
spyBee.AddRange(RandomPartitioning(graph, ns));
bestBee = spyBee.Clone().First();
Console.WriteLine("FirstBee" + '\n');
OutputGraph(bestBee, 1);
do
{
Bee iterationBestBee = new Bee();
//упорядывачием пчел-разведчиков по значению cutWeight(сумарный вес разреза)
//в участки оптимизации добавляем mb лучших пчел-разведчиков
optimizationAreas = new List <Bee>(spyBee.Clone().OrderBy(e => e.cutWeight).Take(mb));
spyBee = new List <Bee>(optimizationAreas.Clone());
int y = nf;
//распредиление пчел-фуражиров по участкам оптимизации
#region Peresmotret'
//пока не кончились пчелы-фуражиры
while (y > 0)
{
//добовляем по одной пчеле на каждый участок
foreach (var item in optimizationAreas)
{
if (item == optimizationAreas.ElementAt(0))
{
foragerBee.Add((Bee)item.Clone());
}
y--;
foragerBee.Add((Bee)item.Clone());
if (y <= 0)
{
break;
}
}
}
#endregion
//проводим локальное изменение пчел-фуражиров
foreach (var item in foragerBee)
{
LocalOptimization(item, r);
}
//групируем пчел-фуражиров по отрядам(squad)
var q = from enf in foragerBee
group enf by enf.squad;
List <Bee> copySB = new List <Bee>(spyBee.Clone());
foreach (var item in q)
{
//в текущем отряде отбираем лучшую пчелу-фуражира
var cell = item.OrderBy(e => e.cutWeight).First();
//ищем пчелу-разведчика соответсвующую текущему отряду
foreach (var element in copySB)
{
if (element.squad == cell.squad)
{
//если пчела-фуражир лучше своей пчелы-разведчика
if (element.cutWeight > cell.cutWeight)
{
//пчела-фуражир заменяет пчелу-разведчика
spyBee.RemoveAll(e => e.squad == element.squad);
spyBee.Add(cell);
}
break;
}
}
}
//упорядывачиние решений текущей итерации и выбор лучшего
iterationBestBee = spyBee.Clone().OrderBy(e => e.cutWeight).First();
Console.WriteLine("iterationBestBee" + '\n');
OutputGraph(iterationBestBee, 2);
//если cutWeight лучшего решения текучей итерации меньше от cutWeight общего лучшего решения
if (bestBee.cutWeight > iterationBestBee.cutWeight)
{
//лучшее решение текучей итерации становится общим лучшим решением
Console.WriteLine("CommonBestBee" + '\n');
bestBee = (Bee)iterationBestBee.Clone();
//и обнуляется счетчик итераций без улучшения
solutionNotBetterCount = 0;
}
else//иначе увеличиваем счетчик итераций без улучшения
{
solutionNotBetterCount++;
}
//если счетчик итераций без улучшения не достиг "значения остановки"
if (solutionNotBetterCount < stopCount)
{
//генерируем ns - mb новых пчел разведчиков
spyBee.AddRange(RandomPartitioning(graph, ns - mb));
}
diagramData.Add(bestBee.cutWeight);
} while (solutionNotBetterCount < stopCount);
bestBee.diagramData = diagramData;
return(bestBee);
}
