source: tspsg-svn/trunk/src/tspsolver.cpp @ 68

Last change on this file since 68 was 67, checked in by laleppa, 15 years ago
  • Finished documentation.
  • Sorted all functions in .cpp files according to order of their declaration in .h files.
  • Property svn:keywords set to Id URL
File size: 7.1 KB
RevLine 
[12]1/*
[42]2 *  TSPSG: TSP Solver and Generator
[17]3 *  Copyright (C) 2007-2009 Lёppa <contacts[at]oleksii[dot]name>
[12]4 *
5 *  $Id: tspsolver.cpp 67 2009-10-24 13:37:48Z laleppa $
6 *  $URL: https://tspsg.svn.sourceforge.net/svnroot/tspsg/trunk/src/tspsolver.cpp $
7 *
8 *  This file is part of TSPSG.
9 *
10 *  TSPSG is free software: you can redistribute it and/or modify
11 *  it under the terms of the GNU General Public License as published by
12 *  the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
13 *  (at your option) any later version.
14 *
15 *  TSPSG is distributed in the hope that it will be useful,
16 *  but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
17 *  MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
18 *  GNU General Public License for more details.
19 *
20 *  You should have received a copy of the GNU General Public License
21 *  along with TSPSG.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
22 */
23
24#include "tspsolver.h"
25
[65]26//! Class constructor
[13]27CTSPSolver::CTSPSolver()
[42]28        : nCities(0)
[13]29{
30}
[12]31
[67]32/*!
33 * \brief Returns the sorted optimal path, starting from City 1.
34 * \return A string, containing sorted optimal path.
35 */
36QString CTSPSolver::getSortedPath() const
[13]37{
[67]38        if (!root || route.isEmpty() || (route.size() != nCities))
39                return QString();
[42]40
[67]41int i = 0; // We start from City 1
42QString path = trUtf8("City %1").arg(1) + " -> ";
43        while ((i = route[i]) != 0) {
44                path += trUtf8("City %1").arg(i + 1) + " -> ";
45        }
46        // And finish in City 1, too
47        path += trUtf8("City %1").arg(1);
[12]48
[67]49        return path;
[12]50}
51
[67]52/*!
53 * \brief Returns CTSPSolver's version ID.
54 * \return A string: <b>\$Id: tspsolver.cpp 67 2009-10-24 13:37:48Z laleppa $</b>.
55 */
56QString CTSPSolver::getVersionId()
[12]57{
[67]58        return QString("$Id: tspsolver.cpp 67 2009-10-24 13:37:48Z laleppa $");
[42]59}
60
[67]61/*!
62 * \brief Returns whether or not the solution is definitely optimal.
63 * \return \c true if solution is definitely optimal, otherwise \c false.
64 *
65 *  The solution may need some further interations to determine whether it is optimal.
66 *  In such cases this function returns \c false.
67 */
68bool CTSPSolver::isOptimal() const
[42]69{
[67]70        return !mayNotBeOptimal;
[42]71}
72
[65]73/*!
74 * \brief Solves the given task.
75 * \param numCities Number of cities in the task.
76 * \param task The matrix of city-to-city travel costs.
77 * \param parent The parent widget for displaying messages and dialogs.
[66]78 * \return Pointer to the root of the solution tree.
[65]79 *
80 * \todo TODO: Comment the algorithm.
81 */
[42]82sStep *CTSPSolver::solve(int numCities, tMatrix task, QWidget *parent)
83{
[12]84        if (numCities <= 1)
85                return NULL;
[42]86        cleanup();
[13]87        nCities = numCities;
[42]88QProgressDialog pd(parent);
89QProgressBar *pb = new QProgressBar(&pd);
90        pb->setAlignment(Qt::AlignCenter);
91        pb->setFormat(trUtf8("%v of %m parts found"));
92        pd.setBar(pb);
93        pd.setMaximum(nCities);
94        pd.setMinimumDuration(1000);
95        pd.setLabelText(trUtf8("Calculating optimal route..."));
96        pd.setWindowTitle(trUtf8("Solution Progress"));
97        pd.setWindowModality(Qt::ApplicationModal);
98        pd.setValue(0);
99
[13]100sStep *step = new sStep();
101        step->matrix = task;
[60]102        step->price = align(step->matrix);
[13]103        root = step;
[12]104
[42]105sStep *left, *right;
106int nRow, nCol;
[60]107bool firstStep = true;
108double check;
109        while (this->route.size() < nCities) {
[50]110//              forbidden.clear();
[60]111                step->alts = findCandidate(step->matrix,nRow,nCol);
[42]112                while (hasSubCycles(nRow,nCol)) {
[50]113//                      forbidden[nRow] = nCol;
[42]114                        step->matrix[nRow][nCol] = INFINITY;
115                        step->price += align(step->matrix);
[60]116                        step->alts = findCandidate(step->matrix,nRow,nCol);
[42]117                }
118                if ((nRow == -1) || (nCol == -1) || pd.wasCanceled()) {
119                        root = NULL;
120                        break;
121                }
122
123                // Route with (nRow,nCol) path
124                right = new sStep();
125                right->matrix = step->matrix;
126                for (int k = 0; k < nCities; k++) {
127                        if (k != nCol)
128                                right->matrix[nRow][k] = INFINITY;
129                        if (k != nRow)
130                                right->matrix[k][nCol] = INFINITY;
131                }
132                right->price = step->price + align(right->matrix);
133                // Forbid selected route to exclude its reuse in next steps.
134                right->matrix[nCol][nRow] = INFINITY;
135                right->matrix[nRow][nCol] = INFINITY;
136
137                // Route without (nRow,nCol) path
138                left = new sStep();
139                left->matrix = step->matrix;
140                left->matrix[nRow][nCol] = INFINITY;
141                left->price = step->price + align(left->matrix);
142
143                step->candidate.nRow = nRow;
144                step->candidate.nCol = nCol;
145                step->plNode = left;
146                step->prNode = right;
147
148                if (right->price <= left->price) {
149                        // Route with (nRow,nCol) path is cheaper
150                        step = right;
[60]151                        this->route[nRow] = nCol;
152                        pd.setValue(this->route.size());
153                        if (firstStep) {
154                                check = left->price;
155                                firstStep = false;
156                        }
[42]157                } else {
158                        // Route without (nRow,nCol) path is cheaper
159                        step = left;
160                        qApp->processEvents();
[60]161                        if (firstStep) {
162                                check = right->price;
163                                firstStep = false;
164                        }
[42]165                }
166        }
167
168        if (!root && !pd.wasCanceled()) {
[50]169                pd.reset();
170                QMessageBox(QMessageBox::Warning,trUtf8("Solution Result"),trUtf8("Unable to find solution.\nMaybe, this task has no solutions."),QMessageBox::Ok,parent).exec();
[42]171        }
172
[50]173        qApp->processEvents();
174
[60]175        if (root) {
176                route = this->route;
177                mayNotBeOptimal = (check < step->price);
178        }
[42]179        return root;
[12]180}
[60]181
[67]182/* Privates **********************************************************/
183
184double CTSPSolver::align(tMatrix &matrix)
[60]185{
[67]186double r = 0;
187double min;
188        for (int k = 0; k < nCities; k++) {
189                min = findMinInRow(k,matrix);
190                if (min > 0) {
191                        r += min;
192                        subRow(matrix,k,min);
193                }
[60]194        }
[67]195        for (int k = 0; k < nCities; k++) {
196                min = findMinInCol(k,matrix);
197                if (min > 0) {
198                        r += min;
199                        subCol(matrix,k,min);
200                }
201        }
202        return r;
203}
[60]204
[67]205void CTSPSolver::cleanup()
206{
207        route.clear();
208        mayNotBeOptimal = false;
[60]209}
210
[67]211bool CTSPSolver::findCandidate(tMatrix matrix, int &nRow, int &nCol)
[63]212{
[67]213        nRow = -1;
214        nCol = -1;
215bool alts = false;
216double h = -1;
217double sum;
218        for (int r = 0; r < nCities; r++)
219                for (int c = 0; c < nCities; c++)
220//                      if ((matrix.at(r).at(c) == 0) && !forbidden.values(r).contains(c)) {
221                        if (matrix.at(r).at(c) == 0) {
222                                sum = findMinInRow(r,matrix,c) + findMinInCol(c,matrix,r);
223                                if (sum > h) {
224                                        h = sum;
225                                        nRow = r;
226                                        nCol = c;
227                                        alts = false;
228                                } else if ((sum == h) && !hasSubCycles(r,c))
229                                        alts = true;
230                        }
231        return alts;
[63]232}
233
[67]234double CTSPSolver::findMinInCol(int nCol, tMatrix matrix, int exr)
[60]235{
[67]236double min = INFINITY;
237        for (int k = 0; k < nCities; k++)
238                if ((k != exr) && (min > matrix.at(k).at(nCol)))
239                        min = matrix.at(k).at(nCol);
240        return min == INFINITY ? 0 : min;
[60]241}
[67]242
243double CTSPSolver::findMinInRow(int nRow, tMatrix matrix, int exc)
244{
245double min = INFINITY;
246        for (int k = 0; k < nCities; k++)
247                if (((k != exc)) && (min > matrix.at(nRow).at(k)))
248                        min = matrix.at(nRow).at(k);
249        return min == INFINITY ? 0 : min;
250}
251
252bool CTSPSolver::hasSubCycles(int nRow, int nCol)
253{
254        if ((nRow < 0) || (nCol < 0) || route.isEmpty() || !(route.size() < nCities - 1) || !route.contains(nCol))
255                return false;
256int i = nCol;
257        while (true) {
258                if ((i = route[i]) == nRow)
259                        return true;
260                if (!route.contains(i))
261                        return false;
262        }
263        return false;
264}
265
266void CTSPSolver::subCol(tMatrix &matrix, int nCol, double val)
267{
268        for (int k = 0; k < nCities; k++)
269                if (k != nCol)
270                        matrix[k][nCol] -= val;
271}
272
273void CTSPSolver::subRow(tMatrix &matrix, int nRow, double val)
274{
275        for (int k = 0; k < nCities; k++)
276                if (k != nRow)
277                        matrix[nRow][k] -= val;
278}
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.