c++ - boost 图形库 : deterministic order of iteration of in_edges?

Question

TL;DR:我非常希望 in_edges 的迭代顺序在我的图表上(adjacency_list 和 edge_list of setS)是确定性的，但据我所知，迭代的顺序是由只是指针的比较运算符确定比较---因此迭代顺序由变幻莫测的 malloc .帮助!

为了具体起见，我的图表和相关类型是:

struct VertexCargo { int Id; ... };

typedef adjacency_list<setS, vecS, bidirectionalS, property<vertex_info_t, VertexCargo> > Graph;

typedef graph_traits<Graph>::edge_descriptor   ED;
typedef graph_traits<Graph>::vertex_descriptor VD;

我的逻辑，以防有人在任何地方发现谬误:

1. in_edges迭代直接由边列表容器的迭代决定

2. setS 的边列表隐含底层容器 std::set<edge_desc_impl> 注意:这个假设是不正确的；它实际上是一个 std::set<StoredEdge ，它提供了一个在边缘目标上进行比较的比较器。

3. std::set<edge_desc_impl>迭代顺序由 operator<(edge_desc_impl, edge_desc_impl)

4. operator<(edge_desc_impl, edge_desc_impl)最终只是一个 指针比较;

运算符<在boost/graph/detail/edge.hpp中定义( boost 1.58):

30      template <typename Directed, typename Vertex>
31      class edge_desc_impl  : public edge_base<Directed,Vertex> {

...

35        typedef void                              property_type;
36
37        inline edge_desc_impl() : m_eproperty(0) {}
38
39        inline edge_desc_impl(Vertex s, Vertex d, const property_type* eplug)
40          : Base(s,d), m_eproperty(const_cast<property_type*>(eplug)) { }
41
42        property_type* get_property() { return m_eproperty; }
43        const property_type* get_property() const { return m_eproperty; }
44
45        //  protected:
46        property_type* m_eproperty;
47      };
48

...

63
64      // Order edges according to the address of their property object
65      template <class D, class V>
66      inline bool
67      operator<(const detail::edge_desc_impl<D,V>& a,
68                 const detail::edge_desc_impl<D,V>& b)
69      {
70        return a.get_property() < b.get_property();
71      }

如果有一种方法可以引起比较，我真的很喜欢(以及迭代顺序)基于某些确定性的东西(即 不是 由 malloc 确定的指针地址；例如我写的自定义运算符查看 VertexCargo::Id对于源和边缘的目标)，但看起来这在这里可能行不通因为 void* Actor 。

从上面的代码来看，注入(inject) property 也是可能的(？)给出所需的顺序。但这让我觉得很骇人听闻。

谁有智慧可以分享？

---

回答注意事项

@sehe 的回答是正确的——底层容器实际上是一个std::set<StoredEdge>。 ，它定义了一个 operator<在边缘目标上进行比较；当顶点容器选择器为 vecS 时，这 是确定性的但不是一般情况(因为其他情况下的顶点标识符基本上是从 malloc 获得的指针)。

Answer 1

正如我所料(根据我的记忆)，边缘列表(包括输入/​​输出)已经按其目标排序，因此它们是确定性的。

当 VertexContainer 选择器为 vecS 时，这一点尤其明确。因为，那里有 vertex_descriptor是一个简单的整数类型，兼作你的 vertex_index_t无论如何属性(property)。

掉进兔子洞

因为我不是 Boost Graph 开发者，所以我不知道BGL 类型的架构，如 adjacency_list ，我天真地开始了我们的顶级入口点:

template <class Config>
inline std::pair<typename Config::in_edge_iterator,
                 typename Config::in_edge_iterator>
in_edges(typename Config::vertex_descriptor u,
         const bidirectional_graph_helper<Config>& g_)
{
  typedef typename Config::graph_type graph_type;
  const graph_type& cg = static_cast<const graph_type&>(g_);
  graph_type& g = const_cast<graph_type&>(cg);
  typedef typename Config::in_edge_iterator in_edge_iterator;
  return
    std::make_pair(in_edge_iterator(in_edge_list(g, u).begin(), u),
                   in_edge_iterator(in_edge_list(g, u).end(), u));
}

实例化为:

std::pair<typename Config::in_edge_iterator, typename Config::in_edge_iterator>
boost::in_edges(typename Config::vertex_descriptor, const boost::bidirectional_graph_helper<C> &)

with

Config = boost::detail::adj_list_gen<
    boost::adjacency_list<boost::setS, boost::vecS, boost::bidirectionalS, VertexCargo>, boost::vecS, boost::setS,
    boost::bidirectionalS, VertexCargo, boost::no_property, boost::no_property, boost::listS>::config;

typename Config::in_edge_iterator = boost::detail::in_edge_iter<
    std::_Rb_tree_const_iterator<boost::detail::stored_edge_iter<
        long unsigned int, std::_List_iterator<boost::list_edge<long unsigned int, boost::no_property> >,
        boost::no_property> >,
    long unsigned int, boost::detail::edge_desc_impl<boost::bidirectional_tag, long unsigned int>, long int>;

 typename Config::vertex_descriptor = long unsigned int

填写

using Config = boost::detail::adj_list_gen<
     boost::adjacency_list<boost::setS, boost::vecS, boost::bidirectionalS, VertexCargo>, boost::vecS, boost::setS,
     boost::bidirectionalS, VertexCargo, boost::no_property, boost::no_property, boost::listS>::config;

将实例化指向 adj_list_gen<...>::config那里的迭代器被声明为

typedef in_edge_iter<
    InEdgeIter, vertex_descriptor, edge_descriptor, InEdgeIterDiff
> in_edge_iterator;

// leading to
typedef OutEdgeIter InEdgeIter;

// leading to
typedef typename OutEdgeList::iterator OutEdgeIter;

// leading to
typedef typename container_gen<OutEdgeListS, StoredEdge>::type OutEdgeList;

而且因为容器选择器是setS , 它将是 std::set的 StoredEdge , 这是

typedef typename mpl::if_<on_edge_storage,
    stored_edge_property<vertex_descriptor, EdgeProperty>,
    typename mpl::if_<is_edge_ra,
    stored_ra_edge_iter<vertex_descriptor, EdgeContainer, EdgeProperty>,
    stored_edge_iter<vertex_descriptor, EdgeIter, EdgeProperty>
    >::type
>::type StoredEdge;

它的计算结果为

boost::detail::stored_edge_iter<
    long unsigned int,
    std::_List_iterator<boost::list_edge<long unsigned int, boost::no_property> >,
    boost::no_property>

现在这当然指向 EdgeList 的实现......

现在坚持住!踩刹车

但最重要的是强加的总弱排序 - 所以我们不去进一步深入那个兔子洞，而是将我们的注意力转移到 stored_edge_iter<>::operator<或类似的。

  inline bool operator<(const stored_edge& x) const
    { return m_target < x.get_target(); }

啊哈!顺序已经确定地定义。您可以使用例如直接访问它

for (auto v : make_iterator_range(vertices(g))) {
    std::cout << v <<  " --> ";

    auto const& iel = boost::in_edge_list(g, v);
    for (auto e : iel) std::cout << e.get_target() << " ";
    std::cout << "\n";
}

但你不需要。使用通用图形访问器几乎是一样的:

std::cout << v <<  " --> ";
for (auto e : make_iterator_range(in_edges(v, g)))  std::cout << source(e, g) << " ";
std::cout << "\n";

并且您可以使用例如验证集合是否按预期正确排序

assert(boost::is_sorted(make_iterator_range(in_edges(v,g))  | transformed(sourcer(g))));
assert(boost::is_sorted(make_iterator_range(out_edges(v,g)) | transformed(targeter(g))));

演示

这是一个完整的演示，包括上述所有内容并断言大型随机生成图上的所有预期顺序:

Live On Coliru

#include <iostream>
#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/properties.hpp>
#include <boost/graph/random.hpp>
#include <boost/graph/graph_utility.hpp>
#include <random>

#include <boost/range/adaptors.hpp>
#include <boost/range/algorithm.hpp>
#include <boost/range/algorithm_ext.hpp>

using boost::adaptors::transformed;
using namespace boost;

struct VertexCargo { int Id = rand() % 1024; };

typedef adjacency_list<setS, vecS, bidirectionalS, VertexCargo> Graph;

typedef graph_traits<Graph>::edge_descriptor   ED;
typedef graph_traits<Graph>::vertex_descriptor VD;

struct sourcer {
    using result_type = VD;

    Graph const* g;
    sourcer(Graph const& g) : g(&g) {}
    VD operator()(ED e) const { return boost::source(e, *g); }
};

struct targeter {
    using result_type = VD;

    Graph const* g;
    targeter(Graph const& g) : g(&g) {}
    VD operator()(ED e) const { return boost::target(e, *g); }
};

int main() {

    std::mt19937 rng { std::random_device{}() };

    Graph g;
    generate_random_graph(g, 1ul<<10, 1ul<<13, rng);

    for (auto v : make_iterator_range(vertices(g))) {
        std::cout << v <<  " --> ";

        //auto const& iel = boost::in_edge_list(g, v);
        //for (auto e : iel) std::cout << e.get_target() << " ";

        for (auto e : make_iterator_range(in_edges(v, g)))  std::cout << source(e, g) << " ";
        //for (auto e : make_iterator_range(out_edges(v, g))) std::cout << target(e, g) << " ";

        std::cout << "\n";

        assert(boost::is_sorted(make_iterator_range(in_edges(v,g))  | transformed(sourcer(g))));
        assert(boost::is_sorted(make_iterator_range(out_edges(v,g)) | transformed(targeter(g))));
    }
}