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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。 K7 Y' H) c, h' p: c
" \' G8 z3 c8 W$ v: I5 j9 Mfunction [f,MinCost,MaxFlow]=MinimumCostFlow(a,c,V,s,t); k A m* _: }5 Q5 W# Q
%% 基于Floyd最短路算法的Ford和Fulkerson迭加算法
" q6 K0 h _0 ^; _%% 输入参数列表
4 K% O" n; H- w% f+ {* P" K% a 单位流量的费用矩阵
% Q9 G* C. z4 q9 @% c 链路容量矩阵6 v* t$ ^- |* f: g
% V 最大流的预设值,可为无穷大
8 U" k8 w: W h/ L9 O% s 源节点 A/ F& g/ E& O) B5 a8 `# K
% t 目的节点7 p$ _, b+ X9 D8 M
%% 输出参数列表- Y0 n! |6 T; S/ ]5 Z1 }
% f 链路流量矩阵
G( G$ r$ c# n7 y% MinCost 最小费用
0 f) n! d; U! ^: i% MaxFlow 最大流量/ ]8 l, t9 T* ] n
%% 第一步:初始化6 t6 Y' a) J) S; p- p
N=size(a,1);%节点数目
5 d: S5 ~) q5 `f=zeros(N,N);%流量矩阵,初始时为零流& i7 e6 e4 i4 f+ J+ p9 t: M& _
MaxFlow=sum(f(s, );%最大流量,初始时也为零
( p7 K5 p/ N6 b6 g' uflag=zeros(N,N);%真实的前向边应该被记住
4 T( ~8 S# ]- N) }* }for i=1:N. A8 P8 v# J2 J; j* j7 J) q
for j=1:N
9 |6 C }6 ^& n8 p' mif i~=j&&c(i,j)~=0
1 N- [ \: L% s" p, gflag(i,j)=1;%前向边标记/ W( J ]& H1 Q2 \8 p
flag(j,i)=-1;%反向边标记, _0 V" C; X# {) ^
end
8 _& E2 Y% {" z5 D; M. |4 gif a(i,j)==inf4 M+ A2 B5 S3 z& t; w; |: u
a(i,j)=BV;( U% Y+ k! F. P8 Z- Y# L* f5 [
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
% F4 ?9 w' E" h2 ?- `end3 e' B( N- w7 a
end* ^" H$ W; ]% H) K8 n. m& E
end
' F6 O& p3 o4 V* ^& Z, Z0 bif L(end) RE=1;%如果路径长度小于大数,说明路径存在
. ~8 t2 ~! B$ {/ o x8 \else
; |. b3 D7 `: T3 Z5 ]% e9 fRE=0;; B5 q7 T: A7 M( f6 `. t" b) o! u5 P
end
( u! Q, b9 Q( X: l% z%% 第二步:迭代过程
# a/ H# k5 X! k9 t$ K) I, Fwhile 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0 U2 `$ _' i" s' {% ~: |0 `1 H
%以下为更新网络结构
% v# h0 N L3 B3 ~# zMinCost1=sum(sum(f.*a));
, d: v4 Y$ m4 gMaxFlow1=sum(f(s, );
1 |- n# C/ Q5 I( sf1=f;
0 P3 F. O' l0 `! QTS=length(R)-1;%路径经过的跳数
5 i; v0 ~+ K$ ]- h% d' p. R! D$ ALY=zeros(1,TS);%流量裕度
/ v! ~* U+ D+ g6 Sfor i=1:TS
, c5 @3 u0 a7 @' r; m) a3 |* Q& R9 A: LLY(i)=c(R(i),R(i+1));
1 d& `/ O" \! O4 n( Lend G$ l# Q4 N6 }3 J! V) m6 Y
maxLY=min(LY);%流量裕度的最小值,也即最大能够增加的流量' T; y0 }" F" c6 Q: i
for i=1:TS; M2 j+ B4 Z! B X* ]
u=R(i);+ }4 [: `2 x0 A9 K( T2 ? E8 @ T# v
v=R(i+1);
: F. r2 ^6 G% S/ Zif flag(u,v)==1&&maxLY f(u,v)=f(u,v)+maxLY;%记录流量值 U( @9 v% @6 T0 q* A; v2 w# ?4 Q
w(u,v)=a(u,v);%更新权重值/ a9 l; K* p% N$ y2 ?
c(v,u)=c(v,u)+maxLY;%反向链路的流量裕度更新
9 g- p4 }3 W. x: `3 h2 _2 aelseif flag(u,v)==1&&maxLY==c(u,v)%当这条边为前向边且是饱和边时
0 d2 Q9 ^" a V8 E3 F& [w(u,v)=BV;%更新权重值+ S( U3 C* f8 ]
c(u,v)=c(u,v)-maxLY;%更新流量裕度值! J$ K3 V" G5 p9 v+ A3 R G# g
w(v,u)=-a(u,v);%反向链路权重更新
9 Y# ?. o; s/ P" |& i9 Qelseif flag(u,v)==-1&&maxLY w(v,u)=a(v,u);* L/ c% X: n- K
c(v,u)=c(v,u)+maxLY;
8 B% l$ ]# @/ N( Y- a- i/ Iw(u,v)=-a(v,u);. z* ~' p+ x+ u6 ]$ r9 m
elseif flag(u,v)==-1&&maxLY==c(u,v)%当这条边为反向边且是饱和边时( a) }6 X& D8 K! {! K* l) X! C7 D6 r- ?
w(v,u)=a(v,u);2 V5 O& N5 ?1 E' u$ p5 j4 h
c(u,v)=c(u,v)-maxLY;5 J) r$ {" h: r0 x' G# m! ^) s, [# e2 x
w(u,v)=BV;2 B) L& D; o6 A6 X' Y0 N4 V+ x, ~
else- A' T: z. _0 d1 d: G8 m, T( A
end
1 \9 t/ B v1 j) x" hend
r) Y/ W/ @/ @MaxFlow2=sum(f(s, );
. \; t! g7 O) c" z: K- jMinCost2=sum(sum(f.*a));1 c5 E. D* b) Q7 K6 }
if MaxFlow2<=V
6 z/ h* t4 _, N+ A! {( SMaxFlow=MaxFlow2;" _" i R. z4 D6 {9 A. A
MinCost=MinCost2;
( o# M# Q" `8 F+ T# d; Y; s( V[L,R]=FLOYD(w,s,t);
: v# Y- i) Q$ H+ y" U) Helse
9 |, @6 H. ]6 Z h8 M4 B9 O+ Of=f1+prop*(f-f1); |; `0 v( E! a
MaxFlow=V;" \ w+ U! U3 I
MinCost=MinCost1+prop*(MinCost2-MinCost1);& p! x2 z8 m! D
return6 J- S8 f$ I& r+ m
end
; j2 N7 T' ^: g* J* {if L(end) RE=1;%如果路径长度小于大数,说明路径存在
0 }& |" g8 V/ P' m, x# u4 \else
( z" T& [9 G0 u2 J( NRE=0;( p# T7 G/ f. o m5 a" z
end) W7 K" U0 G) J" Y8 D) v
end( W" o; | u% A; g
function [L,R]=FLOYD(w,s,t)) ~# t1 a. j# d* m. y7 h
n=size(w,1);
0 j$ |4 e7 [+ i; P. ND=w;
* [) A. B; X: l4 C. E8 ^path=zeros(n,n);! i" Y) q/ T6 E" Z* z8 h
%以下是标准floyd算法0 T4 ?! z1 a5 F' ]
for i=1:n
7 B: c/ G& S0 g+ H# W c0 Z1 Zfor j=1:n
) K5 D- w \: |" ~5 aif D(i,j)~=inf
( z: B4 U* s0 P$ k& c, P- Kpath(i,j)=j;, A4 V* D. ?3 H
end0 ^ }) F5 q6 q$ Q$ {* V
end+ \: H+ h& n/ T4 I
end$ e% |* B- o% D& l: E4 \! G n+ t7 y
for k=1:n
9 I; n& [) Y$ T) Gfor i=1:n
# V& p! v; k) e, C4 w+ v& ?for j=1:n! @" [/ w- |0 H- c- R s
if D(i,k)+D(k,j) D(i,j)=D(i,k)+D(k,j);: V/ F2 H8 w" |# O! X
path(i,j)=path(i,k);5 W1 t/ y4 L7 e" K" ?# G& e7 z! }
end0 E6 I1 J; N# R$ u
end
$ d a; r2 @- Wend
% t- R% V6 N [& ?2 n( h' |end
" R) y/ z6 o. w) e; t0 cL=zeros(0,0);
4 R% p: t1 k3 |5 R) sR=s;" {9 e$ w$ z" k# @: L
while 1
. U9 Y0 g4 N |3 K- e3 w. }if s==t
( ]7 o# T6 d: B6 j9 O/ ~* s7 fL=fliplr(L);
- v- g+ `4 ]2 L* v& L! WL=[0,L];8 v! F" `1 i- @* F+ |7 c! z$ ~% Y
return( O8 j, \7 G0 z% z0 U6 R
end
X( O! I7 y9 v( h2 N! N- S8 aL=[L,D(s,t)];
& W0 ]0 h% C0 i5 e( \( [R=[R,path(s,t)];
& ]( p9 P# h/ g# Ts=path(s,t);
6 n( u, v; |6 w# e4 ^end |
zan
|