// branchBound_assignJob.cpp : 定义控制台应用程序的入口点。
//

#include "stdafx.h"

#include <iostream>
#include <cstring>
#include <vector>
using namespace std;

#define  N 4

//case 1 --> N=5
//int c[][N]={
//	3,  8,  4, 12,16,
//	9, 12, 13,  5,12,
//	8,  7,  9,  3,10,
//	12, 7,  6,  8,11,
//	23, 17, 26, 18, 13
//};

//case 2 --> N=4
int c[][N]={
	3,  8,  4, 12,
	9, 12, 13,  5,
	8,  7,  9,  3,
	12, 7,  6,  8
};


//case 3 --> N=3
//int c[][N]={
//	4, 3, 2,
//	2, 4, 6,
//	8, 7, 5
//};


int costBoundInK = 65535;//搜索深度为k时的花费下界，深度为k有N-k个节点的下界，取最小值给minCostInk
int minCostInk = 65535;//搜索深度为k时的最小下界
int minCostLine = 0;//记录最小下界节点所在的行
int expanded[N];//存放被扩展节点的顺序
vector<int> vectors;//存放搜索深度为k时的花费下界，即costBoundInK

int min_exceptiInRow(int i,int row)
{
	int min = 65535;
	for (int line=0; line<N; line++)
	{
		bool currExpanded =false;
		for (int m=0;m<N;m++)
		{
			if (expanded[m] == line)//line行的某一节点已经之前被扩展过，故这一行的节点不能再扩展
			{
				currExpanded = true;
				break;
			}
		}
		//功能：除去当前行和之前被扩展的节点所在行之后，通过循环找出row这列的最小值
		if (line!=i  && !currExpanded && c[line][row]<min)//与i不在同一行，同时节点未被扩展，且是这一列中的最小值
		{
			min = c[line][row];
		}
	}
	return min;
}

/************************************************************************
**功能：求出最小的花费
**参数：k为作业编号
		mincost为最终返回的最小花费
************************************************************************/
void branchBound(int k,int& mincost)
{
	while(true)
	{
		if (k<N)//未到叶子节点
		{
			bool currExpanded = false;
			minCostInk = 65535;
			for (int i=0; i<N; i++)
			{
				for (int m=0;m<N;m++)
				{
					if (expanded[m]==i)//查看当前行的某一节点是否已经被扩展过，若扩展过，则当前行的所有节点都不能再扩展
					{
						currExpanded = true;
						break;
					}
				}
				if (!currExpanded)//当前行未被扩展
				{
					costBoundInK = c[i][k];//costBoundInK表示在某个搜索深度k下，把作业k分配给工人i时的时间下界
					for (int j=k+1;j<N;j++)
					{
						costBoundInK += min_exceptiInRow(i,j);//深度k下的花费下界，即在未扩展节点所在列均取花费的最小值，并累加
					}
					if (costBoundInK < minCostInk)
					{						
						minCostInk = costBoundInK;
						minCostLine = i;		//记录要扩展节点的行号
						expanded[k] = i;		//expanded[k]记录花费矩阵中节点被扩展的顺序，k为列，代表作业编号，依次为0,1...N
												//对应的i为行，代表工人编号，即分配方案为工人i完成作业k
					}
					vectors.push_back(costBoundInK);//不同深度k下计算的花费下界存入vectors容器；深度为k时，需要计算N-k次下界，取最小值为扩展节点
				}
				currExpanded = false;
				expanded[k]=-1;//同级节点扩展，恢复当前节点为未扩展
			}
			expanded[k] = minCostLine;//选取当前搜索深度k下，花费最少的为扩展节点c[minCostLine][k]
			k++;
		}
		else//到达叶节点
		{
			for(int i=0;i<N;i++)//根据扩展节点的顺序，计算最小花费
			{
				mincost +=c[expanded[i]][i];
			}
			break;
		}
	}
}

int main(int argc, char *argv[])
{
	memset(expanded, -1, N*sizeof(int));//给数组置-1

	int mincost=0;
	branchBound(0,mincost);//分支限界算法，从根节点开始扩展，由mincost返回最少花费


	//输出
	cout<<"-------花费矩阵（行为工人，列为作业，从0开始）----------"<<endl;
	for (int i=0;i<N;i++)
	{
		for (int j=0;j<N;j++)
		{
			printf("%3d ",c[i][j]);	
		}
		cout << endl;
	}
	cout<<"---------------------------------------------"<<endl;

	for(int i=0;i<N;i++)
	{
		cout<< "作业:" << i  << " --> 由工人" << expanded[i] << "完成. "<< " 花费为：" << c[expanded[i]][i] << " " << endl;
	}

	cout << "总花费为："<< mincost<< endl;
	return 0;
}