- iOS/Objective-C 元类和类别
- objective-c - -1001 错误,当 NSURLSession 通过 httpproxy 和/etc/hosts
- java - 使用网络类获取 url 地址
- ios - 推送通知中不播放声音
我正在尝试在 R
中实现“Minimum Cost Network Flow”运输问题解决方案。
我知道这可以使用类似 lpSolve
的东西从头开始实现。但是,我看到“Maximum Flow”有一个方便的 igraph
实现。这样一个预先存在的解决方案会方便得多,但我找不到 Minimum Cost 的等效函数。
有没有 igraph
函数可以计算最小成本网络流量解决方案,或者有没有办法将 igraph::max_flow
函数应用于最小成本问题?
igraph
网络示例:
library(tidyverse)
library(igraph)
edgelist <- data.frame(
from = c(1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 8),
to = c(2, 3, 4, 5, 6, 4, 5, 6, 7, 8, 7, 8, 7, 8, 9, 9),
capacity = c(20, 30, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99),
cost = c(0, 0, 1, 2, 3, 4, 3, 2, 3, 2, 3, 4, 5, 6, 0, 0))
g <- graph_from_edgelist(as.matrix(edgelist[,c('from','to')]))
E(g)$capacity <- edgelist$capacity
E(g)$cost <- edgelist$cost
plot(g, edge.label = E(g)$capacity)
plot(g, edge.label = E(g)$cost)
这是一个具有定向边、“源节点”(1) 和“汇节点”(9) 的网络。每条边都有一个“容量”(这里通常表示为 99 表示无限制)和一个“成本”(一个单位流经该边的成本)。我想找到流的整数向量 (x, length = 9),它可以在通过网络传输预定义流时将成本降至最低(假设 50 个单位,从节点 1 到节点 9)。
免责声明:this post问了一个类似的问题,但没有得到令人满意的答案,而且已经过时了(2012 年)。
最佳答案
如有兴趣,以下是我最终解决此问题的方法。我使用了一个边缘数据框,其中包含 to
节点、from
节点、cost
属性和 capacity
属性,用于创建每个边约束矩阵。随后,我使用 lpSolve
包将其输入到线性优化中。下面逐步介绍。
从上面示例中的边缘列表数据框开始
library(magrittr)
# Add edge ID
edgelist$ID <- seq(1, nrow(edgelist))
glimpse(edgelist)
看起来像这样:
Observations: 16
Variables: 4
$ from <dbl> 1, 1, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 5, 5, 6, 6, 7, 8
$ to <dbl> 2, 3, 4, 5, 6, 4, 5, 6, 7, 8, 7, 8, 7, 8, 9, 9
$ capacity <dbl> 20, 30, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99, 99
$ cost <dbl> 0, 0, 1, 2, 3, 4, 3, 2, 3, 2, 3, 4, 5, 6, 0, 0
$ ID <int> 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16
创建约束矩阵
createConstraintsMatrix <- function(edges, total_flow) {
# Edge IDs to be used as names
names_edges <- edges$ID
# Number of edges
numberof_edges <- length(names_edges)
# Node IDs to be used as names
names_nodes <- c(edges$from, edges$to) %>% unique
# Number of nodes
numberof_nodes <- length(names_nodes)
# Build constraints matrix
constraints <- list(
lhs = NA,
dir = NA,
rhs = NA)
#' Build capacity constraints ------------------------------------------------
#' Flow through each edge should not be larger than capacity.
#' We create one constraint for each edge. All coefficients zero
#' except the ones of the edge in question as one, with a constraint
#' that the result is smaller than or equal to capacity of that edge.
# Flow through individual edges
constraints$lhs <- edges$ID %>%
length %>%
diag %>%
set_colnames(edges$ID) %>%
set_rownames(edges$ID)
# should be smaller than or equal to
constraints$dir <- rep('<=', times = nrow(edges))
# than capacity
constraints$rhs <- edges$capacity
#' Build node flow constraints -----------------------------------------------
#' For each node, find all edges that go to that node
#' and all edges that go from that node. The sum of all inputs
#' and all outputs should be zero. So we set inbound edge coefficients as 1
#' and outbound coefficients as -1. In any viable solution the result should
#' be equal to zero.
nodeflow <- matrix(0,
nrow = numberof_nodes,
ncol = numberof_edges,
dimnames = list(names_nodes, names_edges))
for (i in names_nodes) {
# input arcs
edges_in <- edges %>%
filter(to == i) %>%
select(ID) %>%
unlist
# output arcs
edges_out <- edges %>%
filter(from == i) %>%
select(ID) %>%
unlist
# set input coefficients to 1
nodeflow[
rownames(nodeflow) == i,
colnames(nodeflow) %in% edges_in] <- 1
# set output coefficients to -1
nodeflow[
rownames(nodeflow) == i,
colnames(nodeflow) %in% edges_out] <- -1
}
# But exclude source and target edges
# as the zero-sum flow constraint does not apply to these!
# Source node is assumed to be the one with the minimum ID number
# Sink node is assumed to be the one with the maximum ID number
sourcenode_id <- min(edges$from)
targetnode_id <- max(edges$to)
# Keep node flow values for separate step below
nodeflow_source <- nodeflow[rownames(nodeflow) == sourcenode_id,]
nodeflow_target <- nodeflow[rownames(nodeflow) == targetnode_id,]
# Exclude them from node flow here
nodeflow <- nodeflow[!rownames(nodeflow) %in% c(sourcenode_id, targetnode_id),]
# Add nodeflow to the constraints list
constraints$lhs <- rbind(constraints$lhs, nodeflow)
constraints$dir <- c(constraints$dir, rep('==', times = nrow(nodeflow)))
constraints$rhs <- c(constraints$rhs, rep(0, times = nrow(nodeflow)))
#' Build initialisation constraints ------------------------------------------
#' For the source and the target node, we want all outbound nodes and
#' all inbound nodes to be equal to the sum of flow through the network
#' respectively
# Add initialisation to the constraints list
constraints$lhs <- rbind(constraints$lhs,
source = nodeflow_source,
target = nodeflow_target)
constraints$dir <- c(constraints$dir, rep('==', times = 2))
# Flow should be negative for source, and positive for target
constraints$rhs <- c(constraints$rhs, total_flow * -1, total_flow)
return(constraints)
}
constraintsMatrix <- createConstraintsMatrix(edges, 30)
结果应该是这样的
$lhs
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
2 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
4 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
6 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
7 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0
8 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0
9 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0
11 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0
12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0
13 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0
14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0
15 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0
16 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1
2 1 0 -1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
3 0 1 0 0 0 -1 -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0
4 0 0 1 0 0 1 0 0 -1 -1 0 0 0 0 0 0
5 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 -1 -1 0 0 0 0
6 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 0 -1 -1 0 0
7 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 -1 0
8 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 0 -1
source -1 -1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
target 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1
$dir
[1] "<=" "<=" "<=" "<=" "<=" "<=" "<=" "<=" "<=" "<=" "<=" "<=" "<=" "<="
[15] "<=" "<=" "==" "==" "==" "==" "==" "==" "==" "==" "=="
$rhs
[1] 20 30 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 99 0
[18] 0 0 0 0 0 0 -30 30
将约束条件馈送到 lpSolve
以获得理想的解决方案
library(lpSolve)
# Run lpSolve to find best solution
solution <- lp(
direction = 'min',
objective.in = edgelist$cost,
const.mat = constraintsMatrix$lhs,
const.dir = constraintsMatrix$dir,
const.rhs = constraintsMatrix$rhs)
# Print vector of flow by edge
solution$solution
# Include solution in edge dataframe
edgelist$flow <- solution$solution
现在我们可以将边转换为图形对象并绘制解决方案
library(igraph)
g <- edgelist %>%
# igraph needs "from" and "to" fields in the first two colums
select(from, to, ID, capacity, cost, flow) %>%
# Make into graph object
graph_from_data_frame()
# Get some colours in to visualise cost
E(g)$color[E(g)$cost == 0] <- 'royalblue'
E(g)$color[E(g)$cost == 1] <- 'yellowgreen'
E(g)$color[E(g)$cost == 2] <- 'gold'
E(g)$color[E(g)$cost >= 3] <- 'firebrick'
# Flow as edge size,
# cost as colour
plot(g, edge.width = E(g)$flow)
希望它有趣/有用:)
关于r - 最小成本流 - R 中的网络优化,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/43616480/
关闭。这个问题需要多问focused 。目前不接受答案。 想要改进此问题吗?更新问题,使其仅关注一个问题 editing this post . 已关闭 4 年前。 Improve this ques
声明引用会导致运行时成本吗? Typename a; auto& b=a; func(b); 在循环内声明引用会导致多倍的运行时成本吗? Typename a=Typename();//defa
给定一组代表(成本, yield )的样本数据 items = [ (1000, 300), (500, 150), (400, 120), (300, 100), (200, 50), (55, 2
我从 link 得到这个其中谈到了外部归并排序。 来自幻灯片 6 示例:使用 5 个缓冲页,对 108 页文件进行排序 第 0 次:[108/5] = 22 次排序运行,每次运行 5 页(最后一次运行
使用 Javascript 在 localStorage 中查找值的速度有多快? 有没有人有指向任何性能测试的链接,这些测试表明是否值得在 JavaScript 对象中缓存数据?或者浏览器是否已经缓存
我正在尝试创建一个电子表格,以跟踪具有已知保质期的元素的当前和 future 成本。这包括产品是什么、产品成本、产品生命周期(以月为单位)和最后购买日期。 我已经尝试了几种方法来摆弄 Excel 公式
我正在使用最佳匹配算法在 TraMineR 中进行序列分析。不幸的是,我的 由于右删失数据,序列长度不等 .我的序列的最小长度是 5,最大长度是 11。长度的变化对于我感兴趣的序列之间的差异没有意义。
我读过一些文章说你应该将成本设置为至少 16 (216),但其他人说 8 左右就可以了。 是否有任何官方标准应该将成本设置为多高? 最佳答案 您应该使用的成本取决于您的硬件(和实现)的速度。 一般来说
我记得在我的架构类中假设L1缓存命中为1个周期(即与寄存器访问时间相同),但是在现代x86处理器上实际上是真的吗? L1缓存命中需要几个周期?与注册访问权限相比如何? 最佳答案 这是一篇很棒的文章:
我正在尝试确定来自托管我的 azure 函数的 azure 存储帐户的成本。我主要在本地进行开发,并使用 azure 存储模拟器并运行 func start cmd。我的问题是,此设置是否仍然会增加我
我有一个为工作编写的大型复杂 VBA 脚本。我正在清理它,并注意到我可以用比我所做的更动态的方式定义我的数组。 最初我将数组定义为字符串,如下所示: Dim header_arr(6) As Stri
任何人都可以为我指定以下情况下的费用: 当使用快照监听器的查询监听集合并且集合中的一个文档将被添加或更新时,我是否需要为已更新的文档或查询中的所有文档付费? 示例:我在用户集合上有一个快照监听器,其中
摘要 我正在使用 Octave 和 Ling-Spam 语料库构建垃圾邮件与普通邮件的分类器;我的分类方法是逻辑回归。 较高的学习率会导致计算成本为 NaN 值,但它不会破坏/降低分类器本身的性能。
我正在从事一个项目,其中我的代码的吞吐量非常重要,经过一番考虑后我选择让我的程序线程化。 主线程和子线程都在两个共享字典中添加和删除。考虑到在 python 中锁定的性能,我一直在通过互联网查看一些输
所以我在 TCP 套接字上发送数据,以数据大小为前缀,如下所示: write(socket, &length, sizeof(length)); write(socket, data, length)
我正在评估 Azure 媒体服务作为我们正在构建的解决方案的托管平台。我已成功使用 DRM 设置动态加密并使用 Azure AD 设置内容保护。我还检查了定价,我知道您必须为编码作业(一次性)、流媒体
AWS S3 Java SDK 提供了一种方法 doesObjectExist()检查 S3 中是否存在对象。它内部使用什么操作?是吗GET , LIST , 或 HEAD ? 我的担忧主要与它的成本
我一直在使用 three.js 来试验和学习 GLSL 和 WebGL。我来自 3d 艺术世界,所以我了解网格、3d 数学、照明等的概念。虽然我确实查阅了 OpenGL 和 WebGL 文献(以及 g
我正在 Azure 中设计一个 Web 服务。是否可以计量每个最终用户的实际 Azure 平台使用成本? Azure 是否向最终用户提供计费服务? 最佳答案 如今的 Windows Azure 计费模
我目前在 MySql 中有一个表,如果我运行此查询,则有 730 万行,大小为 1.5GB: How to get the sizes of the tables of a mysql databas
我是一名优秀的程序员,十分优秀!