program/CS2MinCostFlow.hs

   1 module CS2MinCostFlow (minCostFlow) where
   2 import IMinCostFlow
   3 import IOStuff
   4 import System.IO.Unsafe
   5 import Data.Graph.Inductive.Graph
   6 import Data.Array.IArray
   7 import Data.List
   8 import Data.Function
   9
  10 -- Configure the path to cs2.exe relative to the program/ directory here.
  11 cs2cmd = "./cs2.exe"
  12
  13 runCS2 :: String -> String
  14 -- Using unsafePerformIO is non-ideal, but it gives a consistent interface
  15 -- for the min-cost flow function.
  16 runCS2 inData = unsafePerformIO (interactWithCommand cs2cmd inData)
  17
  18 data MCFEdge i f c = MCFEdge {
  19         eFrom :: Node,
  20         eTo   :: Node,
  21         eCost :: c,
  22         eMIdx :: Maybe i,
  23         eCap  :: f
  24 } deriving (Eq, Ord)
  25
  26 round2 :: Real a => a -> Int
  27 round2 x = fromInteger (round (toRational x))
  28
  29 minCostFlow :: MinCostFlowImpl
  30 minCostFlow idxBounds edgeIdx edgeCap edgeCost theGraph (source, sink) =
  31         let
  32                 (nLo, nHi) = nodeRange theGraph
  33                 theEdges = labEdges theGraph
  34                 -- HACK: Add a highly negative-cost edge from sink to
  35                 -- source to get CS2 to compute a max flow.
  36                 edges2 = MCFEdge sink source (-100000) Nothing 10000 :
  37                         map (\(n1, n2, l) -> MCFEdge n1 n2 (edgeCost l) (Just (edgeIdx l)) (edgeCap l))
  38                         theEdges
  39                 -- HACK: Round capacities and costs to integers so CS2 can
  40                 -- handle them.  The proposal matcher's capacities are integers,
  41                 -- and its costs are so large that the error should be insignificant.
  42                 inData = "p min " ++ show (nHi + 1 - nLo) ++ " " ++ show (length edges2) ++ "\n"
  43                         ++ "n 1 0\n" -- Dummy node description to make CS2 parser happy.
  44                         ++ concatMap (\(MCFEdge n1 n2 cost _ cap) ->
  45                                 "a " ++ show (n1 - nLo + 1) ++ " " ++ show (n2 - nLo + 1)
  46                                 ++ " 0 " ++ show (round2 cap)
  47                                 ++ " " ++ show (round2 cost) ++ "\n")
  48                         edges2
  49                 outData = runCS2 inData
  50                 -- Unfortunately CS2 doesn't support edge ID numbers, so we
  51                 -- have to manually apply the "flow items" it produced to the
  52                 -- appropriate edges in order of increasing cost.
  53                 -- Extract ((n1, n2), f) tuples from the output.
  54                 flowItems = concatMap (\l -> let w:ws = words l in
  55                         if w == "f"
  56                                 then let
  57                                         [n1s, n2s, fs] = ws
  58                                         n1 = (read n1s :: Int) - 1 + nLo
  59                                         n2 = (read n2s :: Int) - 1 + nLo
  60                                         fv = fromInteger (toInteger (read fs :: Int))
  61                                         in [((n1, n2), fv)]
  62                                 else []
  63                         ) (lines outData)
  64                 -- Total the flow for each node pair (n1, n2) to simplify matters.
  65                 flowGroups = groupBy ((==) `on` fst) (sort flowItems)
  66                 npFlows = map (\l@((n12, _):_) ->
  67                         (n12, sum $ map snd l)) flowGroups
  68                 applyFlows fis [] = case fis of
  69                         [] -> []
  70                         _ -> error "CS2MinCostFlow: some flow items could not be applied"
  71                 applyFlows fis es@(e@(MCFEdge n1 n2 _ mi cap):moreEs) =
  72                         let (ef, fisLeft) = case fis of
  73                                 -- Note to self: One can't test equality in a
  74                                 -- pattern by reusing a variable name.  Use a
  75                                 -- guard instead.
  76                                 ((fn1, fn2), fv):moreFis | fn1 == n1 && fn2 == n2 ->
  77                                         -- This edge gets (min f cap) flow.
  78                                         (min fv cap, if fv > cap
  79                                                 then ((n1, n2), fv - cap) : moreFis
  80                                                 else moreFis)
  81                                 _ -> (0, fis) -- No flow for this edge.
  82                         in (mi, ef) : applyFlows fisLeft moreEs
  83                 theEdgeFlows = applyFlows npFlows (sort edges2)
  84                 -- Get rid of the flow on our hack edge.
  85                 realEdgeFlows = concatMap (\(mi, ef) -> case mi of
  86                                 Just i -> [(i, ef)]
  87                                 Nothing -> []
  88                         ) theEdgeFlows
  89         in array idxBounds realEdgeFlows