参考资料:
Bron-Kerbosch算法视频介绍
极大团算法
不确定图上求极大团算法
不确定图上的枚举算法研究
不确定图:
不确定图就是指边或者顶点信息中带有不确定性的图,这种不确定性通常是通过给边赋予权值来量化。用一个三元组 G=(V, E, β)表示一个不确定图,其中 β 表示边的权值,0< β <1,代表边存在的概率。
不确定图
如图所示不确定图中,每一条边都拥有权值,用来表示该边在实际应用中存在的概率,所以它是一个不确定图。
1,图的存储结构用什么好?
确定为邻接vector存储结构,因为vector作为STL中的类,封装了很多函数,用起来很方便。
2,运行时遇到错误:vector subscript out of range?
应该是有vector没有分配足够的空间,但是却用了它的下标。
我们这里是把不确定图当确定图(也就是普通的图),来处理的,并没由考虑边上的概率。之所以是用的不确定图,主要是因为我最近研究的是不确定图,把不确定图的数据结构换成确定图的,也是一样的。
下边是头文件:
Vertex_Value.h
#pragma once
#include <iostream>
using namespace std;
//这个相当于临接表中的边界点
class Vertex_Value
{
public:
Vertex_Value(void);
~Vertex_Value(void);
Vertex_Value(int x, float y);
public:
int vertex; //邻接表中边结点的编号
float val; //结点之间的概率
};
node.h
#pragma once
#include "Vertex_Value.h"
#include <vector>
using namespace std;
//相当于头结点
class node
{
//public:
// node(void);空参的构造方法,以及析构函数可以不用写,系统会自动实现
// ~node(void);
public:
int vertex; //头节点的结点编号
vector<Vertex_Value> vec; //这里用vector动态数组来放边结点,Vertex_Value表示边结点,其中有结点编号,以及边上的概率
};
UDG.h
#pragma once
#include "node.h"
class UDG
{
//public:
// UDG(void);
// ~UDG(void);
public:
int vernum, arcnum;//结点数目和边的数目
node *AdjVector;//是邻接vector的形式 一个数组名字叫AdjVector,数组里面存放的是node形式的的数据
};
ReadFile.h
#pragma once
#include "UDG.h"
#define path "F:\\c++_code\\test1.txt"//文件路径
//读取文件
class ReadFile
{
public:
ReadFile(void);
~ReadFile(void);
void CreateUdg(UDG &g); //读取文件后,构建出不确定图出来
};
BasicFunctions.h
#pragma once
#include <vector>
#include "UDG.h"
#include "Vertex_Value.h"
using namespace std;
#define $ 0.1 //概率阈值,这里我把图当作是确定的,所以不考虑概率。
class BasicFunctions
{
public:
BasicFunctions(void);
~BasicFunctions(void);
void Bron_Kerbosch(const UDG g);//把不确定图作为确定图来看待,得到所有的极大团子图
bool IfConnect(int u, int v, UDG g); //判断在图g中,结点u和结点v是否连接
void Enum_Deterministic(vector <int> all, vector <int> some, vector <int> none, UDG g);//用在Bron_Kerbosch算法中,枚举图中的极大团
vector<int> GenerateSome(vector <int> all, vector <int> some, int v ,UDG g);//用在Enum_Deterministic中,更新其中的some集合
vector<int> GenerateNone(vector <int> all, vector <int> none, int v, UDG g);//用在Enum_Deterministic中,更新其中的none集合
};
下面是cpp文件
Vertex_Value.cpp
#include "Vertex_Value.h"
Vertex_Value::Vertex_Value(void)
{
}
Vertex_Value::~Vertex_Value(void)
{
}
Vertex_Value::Vertex_Value(int x, float y)
{
vertex = x;
val = y;
}
ReadFile.cpp
#include "ReadFile.h"
#include <fstream>
#include <iostream>
using namespace std;
ReadFile::ReadFile(void)
{
}
ReadFile::~ReadFile(void)
{
}
void ReadFile::CreateUdg(UDG &g)
{
ifstream infile(path); //读取path里面的文本
cout << "开始读入文件!" << endl;
infile >> g.vernum >> g.arcnum; //infile在这里就类似cin操作,cin是读取键盘输入,而infile是读取文件输入 >> 操作返回的是左操作数,也就是给g.vernum和g.arcnum赋值了
cout << "顶点个数和边数为:" << endl;
cout << g.vernum << ' ' << g.arcnum << endl;
g.AdjVector = new node[g.vernum + 1];//0号不存结点,能储存g.vernum个结点的数组AdjVector,g.AdjVector[0]中不存放数据
cout << "开始读入边,建立邻接vector!" << endl;
int i;
for (i = 0; i < g.arcnum; i++)
{
int head, tail;
float val;
infile >> head >> tail >> val; //文本里读取文件到空格结束,循环结束以后进入到下一行
g.AdjVector[head].vertex = head; //这样可以完成顺序存放,这样g.AdjVector[1]中,存放的是头节点为1的结点,其他结点也都是对应的
Vertex_Value temp;
temp.vertex = tail;
temp.val = val;
g.AdjVector[head].vec.push_back(temp);
}
}
BasicFunctions.cpp
#include<algorithm>
#include <iterator>
#include "UDG.h"
#include "BasicFunctions.h"
BasicFunctions::BasicFunctions(void)
{
}
BasicFunctions::~BasicFunctions(void)
{
}
//***********************************************************************
//判断在图g中结点u和结点v是否相连
bool BasicFunctions::IfConnect(int u, int v, UDG g)
{
int i;
unsigned int j;
for (i = 1; i <= g.vernum; i++)
{
if (g.AdjVector[i].vertex == u)
{
break;
}
}
for (j = 0; j < g.AdjVector[i].vec.size(); j++)
{
if (v == g.AdjVector[i].vec[j].vertex)
{
//cout << "结点" << u << "和结点" << v << "相连" << endl;
return true;
}
}
//cout << "结点" << u << "和结点" << v << "不相连" << endl;
return false;
}
//***********************************************************************
//用在Enum_Deterministic中,更新其中的none集合
vector<int> BasicFunctions::GenerateNone(vector <int> all, vector <int> none, int v, UDG g)
{
if (none.empty())
{
return none;
}
unsigned int i;
vector<int> _none;
for (i = 0; i < none.size(); i++)
{
if (IfConnect(v, none[i], g))
{
_none.push_back(none[i]);
}
}
return _none;
}
//***********************************************************************
//用在Enum_Deterministic中,更新其中的some集合
vector<int> BasicFunctions::GenerateSome(vector <int> all, vector <int> some, int v, UDG g)
{
if (some.empty())
{
return some;
}
unsigned int i ;
vector<int> _some;
for (i = 0; i < some.size(); i++)
{
if (IfConnect(v, some[i], g))
{
_some.push_back(some[i]);
}
}
return _some;
}
//***********************************************************************
//用在Bron_Kerbosch算法中,枚举图中的极大团
void BasicFunctions::Enum_Deterministic(vector <int> all, vector <int> some, vector <int> none, UDG g)
{
unsigned int i;
if (some.empty() && none.empty()) //两者都为空,则找到极大团
{
cout << "产生一个极大团!" << endl;
for (i = 0; i < all.size(); i++)
{
cout << all[i] << ' ';
}
cout << endl;
return;
}
int u; //选取Pivot结点
if (!some.empty())//因为可能会存在着,some已经为空了,但是none不为空的情况,这时,直接u=some[0]赋值,会报错
{
u = some[0];
}
vector<int> allTemp(all); //将all中的所有值,都赋给allTemp,allTemp用来递归到下一层(去放置极大团)
for (i = 0; i < some.size(); i++)
{
int v = some[i];
if (IfConnect(u, v, g)) continue; //如果u和v相连,就进入下一轮循环,不再执行下面代码
allTemp.push_back(some[i]);//更新下一层中的allTemp
vector<int> _some = GenerateSome(allTemp, some, v, g);//产生新的some集合。要保证新的some集合,要和allTemp集合中的所有结点都连接
vector<int> _none = GenerateNone(allTemp, none, v, g);//产生新的none集合。要保证新的none集合,要和allTemp集合中的所有结点都连接
Enum_Deterministic(allTemp, _some, _none, g); //带着新的all,some,none集合进入到下一层中
none.push_back(some[i]);//将some[i]放入none中,表示在这一层里面,由some[i]开始的极大团,已经探索过了
some[i] = 0;
allTemp.pop_back(); //将some[i]从allTemp中拿出,开始下一轮的for循环,在下一轮的for循环中,放入新的some[i]
}
}
//***********************************************************************
//总算法的第一步,从原图中得到所有的极大团子图
void BasicFunctions::Bron_Kerbosch(const UDG g)
{
vector <int> some(g.vernum);//声明一个初始大小为g.vernum的Vertex_Value类型的向量_I,_I中存放的结点,就是预备要放入C中的
vector<int> all; //声明一个int型向量all,就是极大团
vector<int> none; //声明一个Vertex_Value型向量X ,X存放已经探索过的某结点。
int i = 1;
for (i; i <= g.vernum; i++)
{
some[i - 1] = i; //将所有的结点编号存放在some中
}
Enum_Deterministic(all, some, none, g);
}
下面是主函数:
#include <tchar.h>
#include "ReadFile.h"
#include "BasicFunctions.h"
#include <iostream>
using namespace std;
int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
UDG g;
ReadFile A;
A.CreateUdg(g);
BasicFunctions BF;
BF.Bron_Kerbosch(g);
system("pause"); //暂停黑窗口
return 0;
}
test.txt如下:
9表示结点数,22表示边数(这里的1 2和2 1算不同的边)
第一位数字是头结点,第二位数字是边结点,第三个数字是边上的概率
9 22
1 2 0.6
1 3 0.5
2 1 0.6
2 3 0.4
2 5 0.7
3 1 0.5
3 2 0.4
3 4 0.5
3 5 0.1
4 3 0.5
4 5 0.2
5 2 0.7
5 3 0.1
5 4 0.2
5 6 0.4
6 5 0.4
6 7 0.7
6 8 0.9
6 9 0.8
7 6 0.7
8 6 0.9
9 6 0.8
实验结果:
实验结果
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