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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。( p1 M! h# H! T; D% g* N8 l8 v
- |; z) O4 S  l" \( q; W- T
function [f,MinCost,MaxFlow]=MinimumCostFlow(a,c,V,s,t)- L: o* M+ S+ J5 U; Y
%% 基于Floyd最短路算法的Ford和Fulkerson迭加算法, I5 W/ B* ~* ]1 y
%% 输入参数列表
6 U2 K% c) d/ ?* [  g% a 单位流量的费用矩阵# A; ^2 \, T- Q0 y: t) g
% c 链路容量矩阵
# \% w, `  k& d0 p4 y0 F# X% V 最大流的预设值,可为无穷大
8 ]( G9 h- Y# q% s 源节点
# ~- T/ B( ]3 E& p# V/ e" c7 c  v% t 目的节点5 j1 s$ x) b0 ]+ P8 |2 ]& b* n
%% 输出参数列表
* s& e1 h& u1 G. h4 l: L% f 链路流量矩阵0 i4 Z3 S) t# Q; V! D% a; I  h
% MinCost 最小费用- r1 d  W: N1 e  B- p
% MaxFlow 最大流量( N; t$ e* s2 f
%% 第一步:初始化
1 X6 h% I" R4 m1 p! yN=size(a,1);%节点数目- Q; [* ]+ T) `0 Z8 p; ^$ y8 ^
f=zeros(N,N);%流量矩阵,初始时为零流1 Y# @, `4 a. y
MaxFlow=sum(f(s,);%最大流量,初始时也为零
: m, C3 D- x; \# g+ C2 Qflag=zeros(N,N);%真实的前向边应该被记住
# F: j" }% j: I, dfor i=1:N  q! V6 ]) B* J, |; ^" x
for j=1:N
3 u) f2 ]. c/ [if i~=j&&c(i,j)~=0
! x( O2 n3 T5 R# P" G5 Lflag(i,j)=1;%前向边标记/ j: t. }1 H" g( p2 t8 K' l. E
flag(j,i)=-1;%反向边标记- I3 s8 r$ P4 Z
end- |# B0 O' U1 _4 O/ H, }
if a(i,j)==inf
7 M/ q1 A$ J/ Q5 E) x! w* x, |a(i,j)=BV;* `* i9 Y" @; B, ~) U
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
+ Q) n) j; ~8 lend+ _$ D( T- f$ n+ J: D
end
* g& D& q0 z3 ?" ?7 J! eend
- B1 k: c, V9 mif L(end) RE=1;%如果路径长度小于大数,说明路径存在
' S) {( a9 `- D% Z1 G) z: Pelse
5 ?) X' \8 D- M& c0 ^RE=0;1 C3 g- q9 A: S9 n: e# A+ W# C
end
8 V# b& E; g, I- f9 W%% 第二步:迭代过程
+ j8 `9 }2 Q6 _) }2 o& O) H8 Gwhile 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) @/ ^5 t. `& H( |4 t# J0 C
%以下为更新网络结构8 T( N( \! e" p: G: l9 }
MinCost1=sum(sum(f.*a));
$ c) G# j2 K0 Z8 F+ UMaxFlow1=sum(f(s,);
) i9 i1 K4 b$ g1 Q0 v  b- u5 tf1=f;- [" h6 X$ f: r4 w' ~
TS=length(R)-1;%路径经过的跳数
% e' x5 ?; ~! Q3 {+ e" qLY=zeros(1,TS);%流量裕度
0 K* D( |0 v/ cfor i=1:TS
4 E6 p" M. B5 M3 b% HLY(i)=c(R(i),R(i+1));6 S1 C& ~. x7 ^
end& }3 j/ R/ L' a3 M4 H
maxLY=min(LY);%流量裕度的最小值,也即最大能够增加的流量
- K: `+ m: E# n! R0 afor i=1:TS
% w' j& ^! g5 b# j' O) i; G9 Tu=R(i);
3 B! }' `2 Z, s* L9 Tv=R(i+1);
5 \/ ]% O/ d8 L- `) K4 ?6 Eif flag(u,v)==1&&maxLY f(u,v)=f(u,v)+maxLY;%记录流量值
5 Z( `. s# k7 I6 a: W3 u' o9 f, Cw(u,v)=a(u,v);%更新权重值
, W4 u; z& c; Q' h  Vc(v,u)=c(v,u)+maxLY;%反向链路的流量裕度更新& t& c! T1 _5 ^6 V& N; Y4 h
elseif flag(u,v)==1&&maxLY==c(u,v)%当这条边为前向边且是饱和边时
% i% m; D; `- s9 V1 C0 ^w(u,v)=BV;%更新权重值
, B" }$ J. d  n) Ic(u,v)=c(u,v)-maxLY;%更新流量裕度值/ j# B% e0 D5 R
w(v,u)=-a(u,v);%反向链路权重更新/ U1 {$ ?& _3 E9 s% C
elseif flag(u,v)==-1&&maxLY w(v,u)=a(v,u);
4 _9 ^0 t% f9 N% ]. B$ N8 Lc(v,u)=c(v,u)+maxLY;' Z! r  y3 Q8 |" L7 }
w(u,v)=-a(v,u);
4 U4 w+ l! ]% jelseif flag(u,v)==-1&&maxLY==c(u,v)%当这条边为反向边且是饱和边时
: ^! X" b1 e( p. c3 y% Tw(v,u)=a(v,u);
8 n3 L# ?: y! nc(u,v)=c(u,v)-maxLY;# o; z/ X4 ?7 S( f' I2 K
w(u,v)=BV;
/ f- `* \) y$ G) [# Xelse' y9 \/ D0 [0 k* @! o: O
end! z9 K# _4 }3 [  ?* T3 u6 Q
end
, Z' d$ Z+ Z! A7 S( mMaxFlow2=sum(f(s,);
, t6 l5 S* a. K" i6 CMinCost2=sum(sum(f.*a));
9 q7 f' a  F/ }% y3 P$ ]' Tif MaxFlow2<=V" v1 a- O3 M+ Y0 }# C" U
MaxFlow=MaxFlow2;4 {( v# b# i7 g6 Y5 k$ p
MinCost=MinCost2;
' H& [" \/ d- \7 b[L,R]=FLOYD(w,s,t);' G% n' l5 g% j+ Q1 a
else8 G; O! _. e! b) i3 Z
f=f1+prop*(f-f1);
1 N' @" j( U3 @" P* UMaxFlow=V;
; D+ |3 F( P( A/ v3 O; [+ D8 aMinCost=MinCost1+prop*(MinCost2-MinCost1);
) a; G. H2 F/ k1 y6 \return
9 b$ _7 e" K4 z! y. N9 Fend
+ G: l6 D* M8 _5 ^. l. ~$ Vif L(end) RE=1;%如果路径长度小于大数,说明路径存在
2 A4 b9 v3 J9 c, belse& v8 t  h- f9 D3 H: V
RE=0;) M8 [1 a; z9 }* a5 C7 s  f% |
end( L4 k% B9 g" o% m% R2 v
end0 i7 _6 d) X" B6 z* q% `# U) h- K
function [L,R]=FLOYD(w,s,t). b; W- K. h7 e0 X* |# C
n=size(w,1);
) y2 O. n0 @5 d2 {% \1 VD=w;8 x) k1 i6 T+ j3 [$ a! D
path=zeros(n,n);1 G7 u  P6 b  C& u% R, o$ ?2 g" }
%以下是标准floyd算法
1 C( A, x3 F2 e* ?" `/ Dfor i=1:n, g8 ?% b9 ^% A2 _$ V$ m" @1 }
for j=1:n
' O# ~; S& W& w# j( ~; a, Bif D(i,j)~=inf
6 D# _7 f; a. y2 mpath(i,j)=j;
3 l) N5 w  U' q7 p2 _end
9 y* c8 @( P6 Z4 T) B9 Yend
1 X1 E, k  Q+ o& r7 Eend
- ^2 `8 j) O" N" ?# \: y7 L! ]1 Jfor k=1:n) V, E: c: K6 @7 U' A' B3 u
for i=1:n$ C7 e! A$ s3 v% A0 @+ F
for j=1:n6 h3 i& M6 t! [8 e
if D(i,k)+D(k,j) D(i,j)=D(i,k)+D(k,j);
$ M" p5 Q% v7 C7 u  |path(i,j)=path(i,k);- U9 G/ M6 D# r5 M2 B7 H
end/ E. T; t7 `; O+ e
end
# v2 X! {' n. E- Yend
& v4 t  x& ~+ `* l$ ?end* w; A8 l1 j  D% H3 U6 K! W. V
L=zeros(0,0);4 |8 S9 |, I! |2 X& ?
R=s;0 S* O9 X4 }. t; P; M4 p4 y: f& i
while 17 N8 J: S9 T9 I5 e" z
if s==t9 O2 L& g1 v. k/ A$ O& C! j
L=fliplr(L);- \8 o3 g0 |# H$ Q1 O1 I/ G- c" U
L=[0,L];8 T; {3 A  h$ s( K4 l9 C. t: h
return
  o3 Z: G7 Z) hend- U; B0 m. v+ H
L=[L,D(s,t)];
; d* d7 u" e- m/ m! @R=[R,path(s,t)];8 C4 g& o  t( v
s=path(s,t);; P5 n. w/ b$ T$ h9 V) g- ~
end
zan
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