Алгоритъмът на Chu-Liu Edmond (за насочена графа)

Обичам да намирам минимално обхващащо дърво (или дори гора) в насочена графика (която понякога може да има цикъл). Този, обяснен тук има някои грешки. Има ли пакет/код за този алгоритъм в Python, който действително работи?


person Erin    schedule 04.08.2016    source източник
comment
Всяка помощ се оценява.   -  person Erin    schedule 08.08.2016


Отговори (1)


Въпреки че не съм го използвал, ето е внедряване от GitHub. Прикачих същността му по-долу. Тъй като това е хранилище на GitHub, то може да се промени, така че е за предпочитане да използвате кода от там. Ако използвате това, моля, посочете автора: Мартин-Луис Брайт.

    import sys


def _input(filename):
    prices = {}
    names = {}

    for line in file(filename).readlines():
        (name, src, dst, price) = line.rstrip().split()
        name = int(name.replace('M',''))
        src = int(src.replace('C',''))
        dst = int(dst.replace('C',''))
        price = int(price)
        t = (src,dst)
        if t in prices and prices[t] <= price:
            continue
        prices[t] = price
        names[t] = name

    return prices,names

def _load(arcs,weights):
    g = {}
    for (src,dst) in arcs:
        if src in g:
            g[src][dst] = weights[(src,dst)]
        else:
            g[src] = { dst : weights[(src,dst)] }
    return g

def _reverse(graph):
    r = {}
    for src in graph:
        for (dst,c) in graph[src].items():
            if dst in r:
                r[dst][src] = c
            else:
                r[dst] = { src : c }
    return r

def _getCycle(n,g,visited=set(),cycle=[]):
    visited.add(n)
    cycle += [n]
    if n not in g:
        return cycle
    for e in g[n]:
        if e not in visited:
            cycle = _getCycle(e,g,visited,cycle)
    return cycle

def _mergeCycles(cycle,G,RG,g,rg):
    allInEdges = []
    minInternal = None
    minInternalWeight = sys.maxint

    # find minimal internal edge weight
    for n in cycle:
        for e in RG[n]:
            if e in cycle:
                if minInternal is None or RG[n][e] < minInternalWeight:
                    minInternal = (n,e)
                    minInternalWeight = RG[n][e]
                    continue
            else:
                allInEdges.append((n,e))        

    # find the incoming edge with minimum modified cost
    minExternal = None
    minModifiedWeight = 0
    for s,t in allInEdges:
        u,v = rg[s].popitem()
        rg[s][u] = v
        w = RG[s][t] - (v - minInternalWeight)
        if minExternal is None or minModifiedWeight > w:
            minExternal = (s,t)
            minModifiedWeight = w

    u,w = rg[minExternal[0]].popitem()
    rem = (minExternal[0],u)
    rg[minExternal[0]].clear()
    if minExternal[1] in rg:
        rg[minExternal[1]][minExternal[0]] = w
    else:
        rg[minExternal[1]] = { minExternal[0] : w }
    if rem[1] in g:
        if rem[0] in g[rem[1]]:
            del g[rem[1]][rem[0]]
    if minExternal[1] in g:
        g[minExternal[1]][minExternal[0]] = w
    else:
        g[minExternal[1]] = { minExternal[0] : w }


def mst(root,G):


    RG = _reverse(G)
    if root in RG:
        RG[root] = {}
    g = {}
    for n in RG:
        if len(RG[n]) == 0:
            continue
        minimum = sys.maxint
        s,d = None,None
        for e in RG[n]:
            if RG[n][e] < minimum:
                minimum = RG[n][e]
                s,d = n,e
        if d in g:
            g[d][s] = RG[s][d]
        else:
            g[d] = { s : RG[s][d] }

    cycles = []
    visited = set()
    for n in g:
        if n not in visited:
            cycle = _getCycle(n,g,visited)
            cycles.append(cycle)

    rg = _reverse(g)
    for cycle in cycles:
        if root in cycle:
            continue
        _mergeCycles(cycle, G, RG, g, rg)

    return g


if __name__ == "__main__":
    try:
        filename = sys.argv[1]
        root = sys.argv[2]
    except IndexError:
        sys.stderr.write('no input and/or root node specified\n')
        sys.stderr.write('usage: python edmonds.py <file> <root>\n')
        sys.exit(1)

    prices,names = _input(filename)
    g = _load(prices,prices)
    h = mst(int(root),g)
    for s in h:
        for t in h[s]:
            print "%d-%d" % (s,t)
person user3693922    schedule 17.01.2017