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[matlab代码]蚁群算法求最小费用最大流

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发表于 2009-8-18 15:20 |只看该作者 |倒序浏览
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下面的最小费用最大流算法采用的是“基于Floyd最短路算法的Ford和Fulkerson迭加算法”,其基本思路为:把各条弧上单位流量的费用看成某种长度,用Floyd求最短路的方法确定一条自V1至Vn的最短路;再将这条最短路作为可扩充路,用求解最大流问题的方法将其上的流量增至最大可能值;而这条最短路上的流量增加后,其上各条弧的单位流量的费用要重新确定,如此多次迭代,最终得到最小费用最大流。
5 B! i: F$ i; s8 a; R/ Z8 C, d" Z3 v; o& Y
function [f,MinCost,MaxFlow]=MinimumCostFlow(a,c,V,s,t)
% `, T9 J1 p9 C8 |9 t+ K& n%% 基于Floyd最短路算法的Ford和Fulkerson迭加算法
" f) f+ e$ k! h) u9 S+ [: \$ F) Z%% 输入参数列表2 I. |5 @/ Y4 M. a$ f+ b
% a 单位流量的费用矩阵! ~( s- e5 W& U8 }( x2 r7 y
% c 链路容量矩阵& p1 P1 x- `, ?
% V 最大流的预设值,可为无穷大/ t  G, H2 ]1 Q
% s 源节点
( a% L$ f. P1 t6 b$ i, M% t 目的节点
* ]% S2 W2 U! a7 U% @3 d" r% B%% 输出参数列表$ F: d' d) H2 Q& T6 p1 p! ]
% f 链路流量矩阵
4 c& T! x9 \4 v7 [6 p9 F4 M% MinCost 最小费用
$ z' h# w4 m1 U6 a7 Y8 x. D: ]3 Y4 E6 Q% MaxFlow 最大流量' d1 F! z; _" \  q. w
%% 第一步:初始化
2 p0 i& o& J: e5 J3 a& EN=size(a,1);%节点数目' I, c2 [2 O6 n  @
f=zeros(N,N);%流量矩阵,初始时为零流
: w! ]/ i3 a/ [) q, m- a! U+ b0 qMaxFlow=sum(f(s,);%最大流量,初始时也为零* t; F# t3 J& n+ N8 ]+ n" l
flag=zeros(N,N);%真实的前向边应该被记住7 N9 w+ k: I7 _" @- e+ w/ R
for i=1:N, @+ w7 W' J% M# A+ A+ C8 h) j5 i( f
for j=1:N2 v9 Y9 L3 Z5 n% i0 K* f
if i~=j&&c(i,j)~=0
, d& G# c6 P8 z- N( h( G# F: V. p# Jflag(i,j)=1;%前向边标记
: ~3 Q2 e" X$ Z' X4 fflag(j,i)=-1;%反向边标记8 b# l$ {: q0 x  H3 X
end$ C* b+ T3 |% W# }6 i3 ~
if a(i,j)==inf. R, s% X, Q" D. i) W
a(i,j)=BV;2 l2 g# e/ F$ a# p- B, n& @) Y% {
w(i,j)=BV;%为提高程序的稳健性,以一个有限大数取代无穷大
3 v8 X! w6 ~6 Tend
: V& v' e& B" v2 `5 f( }# _end4 ~1 n* ^4 j: H; |# l
end
0 T' k; f6 D. w0 @% Dif L(end) RE=1;%如果路径长度小于大数,说明路径存在
' Y$ \# {0 R( F3 }+ n: N$ y- F; c0 Qelse$ e2 h7 X( s+ k; D8 S! t: {
RE=0;
' q3 O" O* p" c" _end
/ f) u' o+ F8 \$ _1 ~2 a6 \%% 第二步:迭代过程4 g1 `" E: v. D5 X
while RE==1&&MaxFlow<=V%停止条件为达到最大流的预设值或者没有从s到t的最短路
6 J. P* c; ~' J& v%以下为更新网络结构4 W, Y! s- d4 \& K- M
MinCost1=sum(sum(f.*a));
5 s( r& n. m& A' g% S9 N! K; g6 TMaxFlow1=sum(f(s,);, V6 L2 s& T6 w. M- B
f1=f;; w$ F2 T- F5 P1 V6 @' x4 S
TS=length(R)-1;%路径经过的跳数1 W( F$ b3 d  k
LY=zeros(1,TS);%流量裕度3 b" u& Q) z8 v6 X
for i=1:TS6 s8 a& H) X3 C; o0 g7 O& B' x
LY(i)=c(R(i),R(i+1));
2 I: D* l' t0 i; @end. o" r) H/ e8 R
maxLY=min(LY);%流量裕度的最小值,也即最大能够增加的流量# p6 R' t9 ]7 J$ B/ @( i1 X
for i=1:TS
, S/ t+ M9 G& F3 C5 yu=R(i);3 Y) k: A+ O; N- c
v=R(i+1);3 C/ F9 P( k2 ~0 H0 C  I8 i' X. G
if flag(u,v)==1&&maxLY f(u,v)=f(u,v)+maxLY;%记录流量值: B( `: {! O- {# z$ k6 D
w(u,v)=a(u,v);%更新权重值# n+ {8 @! W- g9 h
c(v,u)=c(v,u)+maxLY;%反向链路的流量裕度更新' N* O  Z3 a$ Y2 ^5 y' h
elseif flag(u,v)==1&&maxLY==c(u,v)%当这条边为前向边且是饱和边时
3 R1 N! ~* Q8 R% dw(u,v)=BV;%更新权重值
4 w6 A4 H& _) Q0 u7 Yc(u,v)=c(u,v)-maxLY;%更新流量裕度值
+ l7 y4 v2 E' g- |- ww(v,u)=-a(u,v);%反向链路权重更新8 R; Q& {* R9 I
elseif flag(u,v)==-1&&maxLY w(v,u)=a(v,u);2 ?3 `+ [4 p) ?
c(v,u)=c(v,u)+maxLY;
; r2 g$ I( Z! b, X* T4 _/ gw(u,v)=-a(v,u);
2 l0 ~! R. `5 G7 _( g, z1 felseif flag(u,v)==-1&&maxLY==c(u,v)%当这条边为反向边且是饱和边时
9 O6 R& K  b9 z2 x6 R  d  pw(v,u)=a(v,u);
+ j2 s0 T& d3 n2 Vc(u,v)=c(u,v)-maxLY;# O5 _  [' L' E- g5 \
w(u,v)=BV;( K; F, ]" f3 M' N8 m/ n0 P5 _: A' k
else
9 H' N8 O% }: |% O" X! Kend. j; y; B! \6 p7 e4 f1 R
end5 z4 j9 W7 U! ~, O6 D8 e& @- e
MaxFlow2=sum(f(s,);2 I4 x* C! g  y
MinCost2=sum(sum(f.*a));$ E# T# V2 {* `0 R* a: C7 M3 c+ F
if MaxFlow2<=V  }" A) Y8 C1 C3 ~! j
MaxFlow=MaxFlow2;
! q/ ^1 J. P" FMinCost=MinCost2;
6 B& N+ M0 D0 Q[L,R]=FLOYD(w,s,t);5 F8 v& B/ J, }# K- X
else: E' h8 U2 z1 W" b$ d
f=f1+prop*(f-f1);2 r: ]. W  b( L2 ^( [( H
MaxFlow=V;
" |+ M4 z$ B6 W* d/ b, y* NMinCost=MinCost1+prop*(MinCost2-MinCost1);7 |# a4 \6 n. o0 r1 V4 ^) g( p- s
return2 B1 V) f/ {) y
end5 a5 ^6 D3 o% `5 `) W: I8 W
if L(end) RE=1;%如果路径长度小于大数,说明路径存在9 s% {+ @! s0 N- G2 h! V/ n* l
else
. `0 H! o" p" L) k0 dRE=0;2 A5 M/ m- U: n/ l/ [6 m: r7 g
end' n: L' V1 a% o- Y* y* Q0 P
end
$ a" B. H' g7 Z0 M$ H5 ?function [L,R]=FLOYD(w,s,t)
! I- N/ M- c$ H/ ?/ |n=size(w,1);
; }( B* }! C3 M! OD=w;  n9 a0 |' _; O! E+ z1 N
path=zeros(n,n);& A/ u! _* [1 O
%以下是标准floyd算法( ~6 r' J( r" @  Z
for i=1:n7 M0 c! v1 g. g; Y8 C* w
for j=1:n
  S) k9 l' B8 s2 hif D(i,j)~=inf
, s  }4 T" Q! v. q! l3 Upath(i,j)=j;- }. N8 q7 @7 @+ V" V
end
* Q$ G# w: M& Z+ p; b; }) u0 M8 T% Yend6 W. W+ }2 \1 f2 P  a! o! B8 D
end4 B4 ?0 j. c. g% D2 r8 L: T0 a" I
for k=1:n( j, X& r' C1 T& U
for i=1:n
( }, _1 @, J1 [" S6 Kfor j=1:n
5 v1 ]6 p2 g. D* Q% M0 Bif D(i,k)+D(k,j) D(i,j)=D(i,k)+D(k,j);
6 e% e* @6 L; }4 ~0 j0 `7 K0 d; ^! Lpath(i,j)=path(i,k);, x) `# U# X' p; M8 f- O" A8 w/ c
end
* l, {9 Q2 s; o' U& v) wend
6 T. p- P8 s, E5 _end& j1 i8 T, J4 v% l; |4 p
end
! |2 o1 V+ i; \- m3 ]L=zeros(0,0);
9 }7 Z- o1 j) K& M6 P$ c& fR=s;
  W: u4 i3 K. N; Gwhile 1# v  Z- F6 x1 k' J
if s==t
5 G. h& g$ G' j3 B( {8 cL=fliplr(L);+ i$ P, B" v# _) J/ @
L=[0,L];
" p9 h* E) i! r+ L7 D# Freturn
& H( q5 [8 P! V3 _0 I1 Tend
+ H0 ?+ K) K+ H1 d: A. L% @L=[L,D(s,t)];
5 a. h+ p4 N% V; @, ~4 \0 gR=[R,path(s,t)];" {6 Z* ^  ^) W: k- ]  ?5 j7 a1 n
s=path(s,t);
( e) i* W0 d, D9 ]end
zan
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