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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。
/ ?2 f7 {4 d# N( i
9 R) H8 F) C+ F' K- Q" _! g! nfunction [f,MinCost,MaxFlow]=MinimumCostFlow(a,c,V,s,t)2 V1 F( c( L0 k5 j8 p$ c1 ?
%% 基于Floyd最短路算法的Ford和Fulkerson迭加算法8 z4 g2 [: P) h- p) e7 C& C* T2 R
%% 输入参数列表7 Z- P! M5 m) i6 I3 u' k6 C t
% a 单位流量的费用矩阵
; d* T7 V3 E! t" @4 x% c 链路容量矩阵3 z) k" A7 ?/ K2 y, \
% V 最大流的预设值,可为无穷大
3 ]7 B. n# e% `% s 源节点
9 d& q/ x: w" n' T, e6 ^% t 目的节点
" c f; p+ @6 j1 W1 J8 g%% 输出参数列表% D, |' l& e( U2 W
% f 链路流量矩阵
7 A; Y% q7 L1 ?' m" G* p( i6 J% MinCost 最小费用
, f4 T0 `% t/ v% MaxFlow 最大流量
. K0 Q/ P2 P4 d+ k6 J%% 第一步:初始化; m4 K! @! T. T# A/ \2 d$ w
N=size(a,1);%节点数目
s" L: j( ]4 I& y/ if=zeros(N,N);%流量矩阵,初始时为零流2 g& y! m% L9 B1 ^
MaxFlow=sum(f(s, );%最大流量,初始时也为零+ _& Z6 \) M# V
flag=zeros(N,N);%真实的前向边应该被记住9 K# c3 M; B. V2 y8 B) u5 y
for i=1:N
w7 h( E& L: i9 K. pfor j=1:N
. F3 ~5 \9 g( x- k/ Hif i~=j&&c(i,j)~=0
0 K; A: l$ }* E3 b( eflag(i,j)=1;%前向边标记1 o9 S7 x: o+ ~" p
flag(j,i)=-1;%反向边标记( j$ C/ L+ }* N7 p) W. l
end
. e2 J5 c, w# E, u, u; U9 I# Sif a(i,j)==inf
9 H: N0 Q& I0 L$ X4 ]7 s( O" F, Oa(i,j)=BV;
+ R) q$ ? g6 Y/ J7 G5 hw(i,j)=BV;%为提高程序的稳健性,以一个有限大数取代无穷大) C$ c# z0 [7 v, M' k3 C! e
end
& v# f* |) l) Y- }6 p: e6 Z# Eend
J7 N" |8 D, f; k2 |: F* `4 Vend4 A, H6 v4 x. y
if L(end) RE=1;%如果路径长度小于大数,说明路径存在: x. O2 n8 K0 X% n% r e
else# e& g2 k7 S" `9 ~
RE=0;: ^" e8 E* [ s0 v4 w- b( [! T
end9 W2 t E; d2 L' W4 u
%% 第二步:迭代过程
, y" S9 P* r0 ^' N3 u2 |9 R8 Qwhile 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- b+ N0 j3 p1 S
%以下为更新网络结构4 }" `. ?) }9 m/ J f8 f0 i# l% V
MinCost1=sum(sum(f.*a));
4 G d7 p' \* C- ^MaxFlow1=sum(f(s, );
1 ?- n' A: {7 kf1=f;
/ G! Y1 N4 K0 j% xTS=length(R)-1;%路径经过的跳数
+ N- j0 s' R0 m, q+ H: f1 BLY=zeros(1,TS);%流量裕度5 F7 a G! A, `1 I* }6 V
for i=1:TS
9 P3 v" L. H+ |2 p8 v' V$ g2 y( l7 PLY(i)=c(R(i),R(i+1));
M* g/ k# L4 |, ~6 I& F* m9 ?end3 ^. W& b7 ^# P3 B* C' h# _
maxLY=min(LY);%流量裕度的最小值,也即最大能够增加的流量
4 ^, c+ ]+ p5 G9 H# t/ u# ^( E! cfor i=1:TS
1 F% R% b. @. G$ Z! }u=R(i);: A' h" o1 s# M
v=R(i+1);
2 A3 t @% Y& ?if flag(u,v)==1&&maxLY f(u,v)=f(u,v)+maxLY;%记录流量值) x6 P$ o" l: j" d% `
w(u,v)=a(u,v);%更新权重值
& r5 S j; G* \0 tc(v,u)=c(v,u)+maxLY;%反向链路的流量裕度更新
1 r- { K* A; u4 Y, G+ S# yelseif flag(u,v)==1&&maxLY==c(u,v)%当这条边为前向边且是饱和边时
5 Z+ Z, g) Z. J$ Y% ~w(u,v)=BV;%更新权重值
7 `5 |1 D# w* L0 P( bc(u,v)=c(u,v)-maxLY;%更新流量裕度值" C5 r! {) o( h, n
w(v,u)=-a(u,v);%反向链路权重更新
/ y/ M8 M% D8 Y8 x3 R4 e5 [, v0 Oelseif flag(u,v)==-1&&maxLY w(v,u)=a(v,u);0 T4 u, b7 s4 A+ K# \5 [
c(v,u)=c(v,u)+maxLY;! A$ V5 t* }4 I/ O2 S9 W0 |
w(u,v)=-a(v,u);1 d, ?5 H( T' l
elseif flag(u,v)==-1&&maxLY==c(u,v)%当这条边为反向边且是饱和边时
2 B/ z+ I) Q3 ?; u6 [) B' sw(v,u)=a(v,u);
* [5 H$ N3 V$ e# i7 oc(u,v)=c(u,v)-maxLY;9 ^" |4 M' w( R" F, L. l3 N) V
w(u,v)=BV;! N: ~' o/ j! N; F+ l
else
+ R# m6 d9 I7 gend% u) @3 y5 Z; u* }
end
k, A$ H: [$ G! t' |) |MaxFlow2=sum(f(s, );5 }( r" G1 J5 @. L, s5 E, X
MinCost2=sum(sum(f.*a));* _" G( i$ Z9 p2 O, b. W
if MaxFlow2<=V4 K6 Z% S' ^" W! x
MaxFlow=MaxFlow2;
1 G1 P- w2 i) Y) G# KMinCost=MinCost2; C( ~0 o% j1 n$ O
[L,R]=FLOYD(w,s,t);
( X0 |; M8 H' belse
3 R( d$ D1 O2 xf=f1+prop*(f-f1);0 ?0 v8 j/ P \
MaxFlow=V;& [1 ?3 H) B: Q
MinCost=MinCost1+prop*(MinCost2-MinCost1);
' [" T; a- W* C3 jreturn, F% i% ~+ w" z
end) a2 s9 _( P3 M3 G" [6 U& e
if L(end) RE=1;%如果路径长度小于大数,说明路径存在
" h6 X9 _ ^, L# M6 Y& A" _7 Zelse
+ r# e* `% P! K0 q4 IRE=0;
8 R l2 Z1 B, b& M" hend
' r2 I+ @5 d) o( ?# w1 b9 V8 ?2 bend5 W1 e. D3 U0 Q/ q. z) w1 ^, Z5 ]
function [L,R]=FLOYD(w,s,t)- d# [# f$ R% l- n2 N
n=size(w,1);* k: r5 X5 `1 e$ U( O. |6 U
D=w;! W, M6 C4 e6 k7 O- u2 \
path=zeros(n,n);
b9 p+ b. N3 U%以下是标准floyd算法- L$ n S8 q, s0 R% d6 D' `
for i=1:n
! ]( h! z2 C5 f# Jfor j=1:n
8 A \ a @2 ]4 C, J! E+ C1 z( F5 E, ]9 Bif D(i,j)~=inf/ q2 X$ f1 t. N3 U
path(i,j)=j;
; U4 _/ w7 X& ~6 [3 Kend9 F8 a# m1 @: E( Y
end& ]+ K3 G2 r/ H& i b* d
end7 i$ h$ j$ L) M# z& `( A' L
for k=1:n, v$ s$ m4 B4 ?0 Y
for i=1:n! w, J) C+ X. N/ R! Q: B0 E
for j=1:n
; ~4 v6 M( o9 J, b4 S- N" nif D(i,k)+D(k,j) D(i,j)=D(i,k)+D(k,j);
/ R) m: Z0 z6 Q! R8 |3 T" b, L6 qpath(i,j)=path(i,k);! f1 t/ ~! v# t2 `0 y0 {" _3 z
end% s6 C1 C( p* q6 _- z! u
end3 |* _; v' x1 m( k+ C
end
3 t* Y7 Q; X: m/ K4 ?8 eend" x8 N. @ L E
L=zeros(0,0);# R! a* I- G& S+ _) w/ p" x( U
R=s;1 d+ Y% {. z) X5 Z- N/ d& e' b
while 12 B6 Y+ a1 K2 J Q* m
if s==t1 Q' I% u2 x& P' D+ z: H p+ ]
L=fliplr(L);+ C% a# O7 P% y7 p# N9 O* v( E
L=[0,L];
$ H* _6 w* P7 g+ l! breturn
4 r% |6 W5 @" Gend
5 `0 ?5 y+ l2 ?7 tL=[L,D(s,t)];
6 W# {: o0 W/ X7 J# ^4 k( zR=[R,path(s,t)];# U- `( x/ D7 }% |' S
s=path(s,t);+ l! T/ x' O" v) N9 P, e- T w
end |
zan
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