介绍
由Ford 和Fulkerson于1956年提出最大流问题的标号算法,故又称 Ford–Fulkerson标号法。其基本思想就是,从一个可行流开始,寻找从s到t的增广链,然而沿增广链增加流量,反复这样,直到找不出增广链位置。
更多内容参见博文http://blog.csdn.net/smartxxyx/article/details/9293665
这里值得注意的是,这个方法各种实现算法不同,基本上都取决于增广路径的寻找方式不同,而用bfs的方式找增广路径的方法就是Edmonds-Karp算法,这里借鉴了http://blog.csdn.net/smartxxyx/article/details/9293805的代码,并且对其做了注释,得到以下java代码。
package algorithms.maxflow;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;
/**
* @Description FordFulkerson方法中用edmondsKarp算法
* Created with IntelliJ IDEA.
* Created by The_Sam on 2017/5/9 11:27
*/
public class FordFulkerson {
private double residualNetwork[][] = null;
private double flowNetwork[][] = null;
int parent[]; //先驱节点
/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
double graph[][] = {
{0, 16, 13, 0, 0, 0},
{0, 0, 10, 12, 0, 0},
{0, 4, 0, 0, 14, 0},
{0, 0, 9, 0, 0, 20},
{0, 0, 0, 7, 0, 4},
{0, 0, 0, 0, 0, 0}};
double graph2[][] = {
{0, 1000000, 1000000, 0},
{0, 0, 1, 1000000},
{0, 0, 0, 1000000},
{0, 0, 0, 0},
};
FordFulkerson ff = new FordFulkerson();
System.out.println(ff.edmondsKarpMaxFlow(graph2, 0, 3));
}
/**
* 实现FordFulkerson方法的一种算法——edmondsKarp算法
*
* @param graph
* @param s
* @param t
* @return
*/
public double edmondsKarpMaxFlow(double graph[][], int s, int t) {
// this.N = graph.length;
int length = graph.length;
parent = new int[length];
double f[][] = new double[length][length];
; //网络流
for (int i = 0; i < length; i++) {
Arrays.fill(f[i], 0);
}
double r[][] = residualNetwork(graph, f); //计算残余网络
double result = augmentPath(r, s, t); //广度优先遍历,在残余网络中寻找增光路径,也是最短增广路径,得出该路径的流
double sum = 0;
while (result != -1) {
int cur = t;
while (cur != s) {//由后往前更新增广路径的流和残余网络
f[parent[cur]][cur] += result;
f[cur][parent[cur]] = -f[parent[cur]][cur];
r[parent[cur]][cur] -= result;
r[cur][parent[cur]] += result;
cur = parent[cur];
}
sum += result; //最大流更新
result = augmentPath(r, s, t); //广度优先遍历,在残余网络中寻找增光路径,也是最短增广路径,得出该路径的流
}
residualNetwork = r;
flowNetwork = f;
return sum;
}
/**
* deepCopy 残余网络计算
*
* @param cost
* @param f
* @return
*/
private double[][] residualNetwork(double cost[][], double f[][]) {
int length = cost.length;
double r[][] = new double[length][length];
for (int i = 0; i < length; i++) {
for (int j = 0; j < length; j++) {
r[i][j] = cost[i][j] - f[i][j];//残余网络=图cost-流f
}
}
return r;
}
/**
* 广度优先遍历,寻找增光路径,也是最短增广路径
*
* @param graph
* @param s
* @param t
* @return double 没有增广路径返回-1
*/
public double augmentPath(double graph[][], int s, int t) {
double maxflow = Integer.MAX_VALUE;
Arrays.fill(parent, -1);
Queue<Integer> queue = new LinkedList<Integer>();
queue.add(s);
parent[s] = s;
while (!queue.isEmpty()) {
int p = queue.poll();
if (p == t) {//如果到t了,则说明有了一条增广路径,则记录下该路径最小流,记为该增广路径可通过的最大流
while (p != s) {
if (maxflow > graph[parent[p]][p])
maxflow = graph[parent[p]][p];
p = parent[p];
}
} else { //记录最前面的前驱节点,如果没到最后t,切该节点没有记录过前驱节点,则记录该节点的前驱节点
for (int i = 0; i < graph.length; i++) {
if (i != p && parent[i] == -1 && graph[p][i] > 0) {//如果存在edge(p,i) 则记录parent[i]=p
//flow[i]=Math.min(flow[p], graph[p][i]);
parent[i] = p;
queue.add(i);
}
}
}
}
if (parent[t] == -1)//如果没有遍历到t节点,则不存在增广路径,返回-1
return -1;
return maxflow;
}
public double[][] getResidualNetwork() {
return residualNetwork;
}
public double[][] getFlowNetwork() {
return flowNetwork;
}
}