Kager min cut図の最小分割アルゴリズム実装
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図の定義は一般的なアルゴリズム教材と一致し、無方向図と有方向図に分けられ、一般的に臨接行列と臨接表の表現法があり、2つの具体的なパラメータを含み、Vで図のノード(vertices)個数とEが図のエッジ(edge)の数(Graph(V,E))を指し、具体的な紹介は「アルゴリズム導論」または「アルゴリズム第4版」を参照してください.図の最小分割:
1つのグラフgraph(V,E)の分割:図をノード別に2つの非空セットAとB----cut(A,B)に分割する.
Cut(A,B)のcrossing edge:無方向図で、2つの端点はそれぞれ2つの点セット内にある.方向図があります:辺の尾の結点はAで、頭の結点はBです
総分割数(可能性):最終的に2つの非空点セットがある場合、合計n点があると仮定し、このn点はそれぞれAまたはB内で待つ可能性があり、2つの可能性があるため、合計2^nの分割方式がある.
最小分割:図の分割数が最も少ないcrossing edge.
質問:
入力:平行エッジの存在を可能にする無方向図G=(V,E)
出力:図の最小分割数(crossing edgeの最小分割数)を計算します.
アルゴリズム:確率アルゴリズムで、最小値を複数回計算する
1つのグラフgraph(V,E)の分割:図をノード別に2つの非空セットAとB----cut(A,B)に分割する.
Cut(A,B)のcrossing edge:無方向図で、2つの端点はそれぞれ2つの点セット内にある.方向図があります:辺の尾の結点はAで、頭の結点はBです
総分割数(可能性):最終的に2つの非空点セットがある場合、合計n点があると仮定し、このn点はそれぞれAまたはB内で待つ可能性があり、2つの可能性があるため、合計2^nの分割方式がある.
最小分割:図の分割数が最も少ないcrossing edge.
質問:
入力:平行エッジの存在を可能にする無方向図G=(V,E)
出力:図の最小分割数(crossing edgeの最小分割数)を計算します.
アルゴリズム:確率アルゴリズムで、最小値を複数回計算する
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.Scanner;
public class KargerMinCut {
public static void main(String[] args) throws IOException {
KargerMinCut mc = new KargerMinCut();
int min = mc.mincut();
for (int i = 0; i < 1000; i++){
mc = new KargerMinCut();
int ans = mc.mincut();
if ( ans < min) {
min = ans;
}
}
System.out.println(min);
}
// ,
List> vergroups = new LinkedList<>();
HashSet> Graph = new HashSet<>();
public int mincut() throws IOException {
Random r = new Random();
HashSet vertices = new HashSet<>();
int vsize = 0;
Scanner in1 = new Scanner(Paths.get("")); //
while (in1.hasNextLine()) {
vsize++;
String line = in1.nextLine();
Scanner readInt = new Scanner(line);
int v = readInt.nextInt();
while (readInt.hasNextInt()) {
Graph.add(new ArrayList() {{ add(v); add(readInt.nextInt());}});
}
readInt.close();
}
in1.close();
for (int i=1; i<=vsize; i++) {
vertices.add(i);
}
while (true) {
if ((vergroups.size()==2 && vertices.size()==0) ||
((vergroups.size()==1) && vertices.size()==1)) {
break;
}
ArrayList[] a = new ArrayList[0];
ArrayList[] g = Graph.toArray(a);
ArrayList pair = g[r.nextInt(g.length)];
int v = pair.get(0);
int u = pair.get(1);
Iterator> i = vergroups.iterator();
HashSet conV = new HashSet();
HashSet conU = new HashSet();
if (!i.hasNext()) {
vergroups.add(new HashSet(pair));
vertices.remove(u);
vertices.remove(v);
}
else
while (i.hasNext()) {
HashSet h = i.next();
if (h.contains(v)) {
conV = h;
}
else if (h.contains(u)) {
conU = h;
}
}
if (conV.contains(v) && !conU.contains(u)) {
conV.add(u);
vertices.remove(u);
removeloop(conV, v, u);
}
else if (!conV.contains(v) && conU.contains(u)) {
conU.add(v);
vertices.remove(v);
removeloop(conU, u, v);
}
else if (!conV.contains(v) && !conU.contains(u) && !vergroups.contains(new HashSet(pair))) {
vergroups.add(new HashSet(pair));
vertices.remove(u);
vertices.remove(v);
}
else if (conV.contains(v) && conU.contains(u)) {
conV.addAll(conU);
vergroups.remove(conU);
removeloop(conV, conU, v, u);
}
deledge(v, u);
}
return Graph.size()/2;
}
public void deledge(int v, int u) {
List t1 = new ArrayList(2);
t1.add(v); t1.add(u);
List t2 = new ArrayList(2);
t2.add(u); t2.add(v);
Graph.remove(t1);
Graph.remove(t2);
}
public HashSet preprocess(int v, int u) {
for (HashSet h : vergroups) {
if (h.contains(v)) return h;
else if (h.contains(u)) return h;
}
return null;
}
public void removeloop(HashSet h, int v, int u) {
for (Integer l : h) {
if (l != u && l != v) {
deledge(l, u);
System.out.println("l:" + l + " " + "u:" + u);
}
}
}
public void removeloop(HashSet V, HashSet U, int v, int u) {
for (Integer exu : U) {
if (exu != u)
for (Integer j : V) {
deledge(exu, j);
}
}
}
}