| 1 | package weka.clusterers.forMetisMQI; | 
|---|
| 2 |  | 
|---|
| 3 | import java.io.PrintStream; | 
|---|
| 4 | import java.util.ArrayList; | 
|---|
| 5 | import java.util.HashSet; | 
|---|
| 6 | import java.util.Iterator; | 
|---|
| 7 | import java.util.List; | 
|---|
| 8 | import java.util.Set; | 
|---|
| 9 |  | 
|---|
| 10 | public class GraphAlgorithms { | 
|---|
| 11 |  | 
|---|
| 12 | boolean debug = true; | 
|---|
| 13 | PrintStream debugStream = System.err; | 
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| 14 |  | 
|---|
| 15 | /** | 
|---|
| 16 | * Return true if the vertex v is matched | 
|---|
| 17 | * | 
|---|
| 18 | * @param v | 
|---|
| 19 | *            the index of the vertex | 
|---|
| 20 | * @return true if the vertex v is matched, false o.w. | 
|---|
| 21 | */ | 
|---|
| 22 | private boolean isMatched(List<Integer> match, int v) { | 
|---|
| 23 | return match.get(v) != v; | 
|---|
| 24 | } | 
|---|
| 25 |  | 
|---|
| 26 | private void RMMatch(Graph g, List<Integer> match, List<Integer> map) { | 
|---|
| 27 | int labelCounter = 0; | 
|---|
| 28 | for (int i = 0; i < g.size(); i++) { | 
|---|
| 29 | match.add(i); | 
|---|
| 30 | map.add(i); | 
|---|
| 31 | } | 
|---|
| 32 | g.adjncyPermutation(); | 
|---|
| 33 | Iterator<Integer> nodeIterator = g.vtxsPermutation().iterator(); | 
|---|
| 34 | while (nodeIterator.hasNext()) { | 
|---|
| 35 | int u = nodeIterator.next(); | 
|---|
| 36 | if (debug) | 
|---|
| 37 | debugStream.println("Visiting node " + u + " Matched = " + isMatched(match,u)); | 
|---|
| 38 | if (!isMatched(match,u)) { | 
|---|
| 39 | boolean foundMatch = false; | 
|---|
| 40 | int matchedNode = -1; | 
|---|
| 41 | Iterator<Integer> iterator = g.getNeighbors(u).iterator(); | 
|---|
| 42 | while(iterator.hasNext() && !foundMatch){ | 
|---|
| 43 | int v = iterator.next(); | 
|---|
| 44 | if (!isMatched(match,v)) { | 
|---|
| 45 | matchedNode = v; | 
|---|
| 46 | foundMatch = true; | 
|---|
| 47 | if (debug) | 
|---|
| 48 | debugStream.println("Found a match with node " | 
|---|
| 49 | + matchedNode); | 
|---|
| 50 | } | 
|---|
| 51 | } | 
|---|
| 52 | if (debug && !foundMatch) | 
|---|
| 53 | debugStream.println("There aren't unmatched neighbors."); | 
|---|
| 54 | if(foundMatch) { | 
|---|
| 55 | match.set(u, matchedNode); | 
|---|
| 56 | match.set(matchedNode, u); | 
|---|
| 57 | map.set(u, labelCounter); | 
|---|
| 58 | map.set(matchedNode, labelCounter); | 
|---|
| 59 | if(debug) debugStream.println("Contracting node " + u + " with " + matchedNode + ". Node id: " + map.get(u)); | 
|---|
| 60 | } else | 
|---|
| 61 | map.set(u, labelCounter); | 
|---|
| 62 | labelCounter++; | 
|---|
| 63 | } | 
|---|
| 64 | } | 
|---|
| 65 | } | 
|---|
| 66 |  | 
|---|
| 67 | /** | 
|---|
| 68 | * Return a new contracted graph. | 
|---|
| 69 | */ | 
|---|
| 70 | private Graph contract(Graph g, List<Integer> match, List<Integer> map) { | 
|---|
| 71 | Graph output = new Graph(); | 
|---|
| 72 | Iterator<Integer> iterator = g.iterator(); | 
|---|
| 73 | while(iterator.hasNext()) { | 
|---|
| 74 | int u = iterator.next(); | 
|---|
| 75 | output.addNode(map.get(u)); | 
|---|
| 76 | Iterator<Integer> it = g.getNeighbors(u).iterator(); | 
|---|
| 77 | Set<Integer> neighbors = new HashSet<Integer>(); | 
|---|
| 78 | while(it.hasNext()) { | 
|---|
| 79 | int v = it.next(); | 
|---|
| 80 | neighbors.add(map.get(v)); | 
|---|
| 81 | } | 
|---|
| 82 | it = g.getNeighbors(match.get(u)).iterator(); | 
|---|
| 83 | while(it.hasNext()) { | 
|---|
| 84 | int v = it.next(); | 
|---|
| 85 | neighbors.add(map.get(v)); | 
|---|
| 86 | } | 
|---|
| 87 | neighbors.remove(map.get(u)); | 
|---|
| 88 | it = neighbors.iterator(); | 
|---|
| 89 | while(it.hasNext()) { | 
|---|
| 90 | int v = it.next(); | 
|---|
| 91 | output.addNode(v); | 
|---|
| 92 | output.addEdgeUndirected(map.get(u), v, 0); | 
|---|
| 93 | } | 
|---|
| 94 | } | 
|---|
| 95 | //calcolo dei pesi del nuovo grafo: per ogni arco (u,v) && u < v. | 
|---|
| 96 | //w(map(u),map(v)) += w(u,v). | 
|---|
| 97 | for(int u=0; u < g.size(); u++) { | 
|---|
| 98 | Iterator<Integer> it = g.getNeighbors(u).iterator(); | 
|---|
| 99 | while(it.hasNext()) { | 
|---|
| 100 | int v = it.next(); | 
|---|
| 101 | if(map.get(u) != map.get(v) && output.isEdge(map.get(u), map.get(v)) && u < v) { | 
|---|
| 102 | output.setWeight(map.get(u), map.get(v), output.getWeight(map.get(u), map.get(v)) + g.getWeight(u, v)); | 
|---|
| 103 | } | 
|---|
| 104 | } | 
|---|
| 105 | } | 
|---|
| 106 | for(int u = 0; u < g.size(); u++) { | 
|---|
| 107 | if(isMatched(match,u)) { | 
|---|
| 108 | int v = match.get(u); | 
|---|
| 109 | if(u < v) { | 
|---|
| 110 | output.getNode(map.get(u)).vwgt = g.getNode(u).vwgt + g.getNode(v).vwgt; | 
|---|
| 111 | output.getNode(map.get(u)).cewgt = g.getNode(u).cewgt + g.getNode(v).cewgt + | 
|---|
| 112 | g.getWeight(u, v); | 
|---|
| 113 | output.getNode(map.get(u)).adjwgt = g.getNode(u).adjwgt + g.getNode(v).adjwgt - 2 * | 
|---|
| 114 | g.getWeight(u, v); | 
|---|
| 115 | } | 
|---|
| 116 | } else { | 
|---|
| 117 | output.getNode(map.get(u)).vwgt = g.getNode(u).vwgt; | 
|---|
| 118 | output.getNode(map.get(u)).cewgt = g.getNode(u).cewgt; | 
|---|
| 119 | output.getNode(map.get(u)).adjwgt = g.getNode(u).adjwgt; | 
|---|
| 120 | } | 
|---|
| 121 | } | 
|---|
| 122 | return output; | 
|---|
| 123 | } | 
|---|
| 124 |  | 
|---|
| 125 | /** | 
|---|
| 126 | * Performs the first stage of the METIS algorithm, using RM. | 
|---|
| 127 | */ | 
|---|
| 128 | private CoarserGraphElement coarseOneStep(Graph g) { | 
|---|
| 129 | List<Integer> match = new ArrayList<Integer>(); | 
|---|
| 130 | List<Integer> map = new ArrayList<Integer>(); | 
|---|
| 131 | RMMatch(g,match,map); | 
|---|
| 132 | g = contract(g,match,map); | 
|---|
| 133 | return new CoarserGraphElement(g, match, map); | 
|---|
| 134 | } | 
|---|
| 135 |  | 
|---|
| 136 | public void coarse(Graph g) { | 
|---|
| 137 | int n = 1; | 
|---|
| 138 | Graph prev = g; | 
|---|
| 139 | CoarserGraphElement e; | 
|---|
| 140 | g.printGraph(System.out); | 
|---|
| 141 | do { | 
|---|
| 142 | e = coarseOneStep(g); | 
|---|
| 143 | prev = g; | 
|---|
| 144 | g = e.getGraph(); | 
|---|
| 145 | g.printGraph(System.out); | 
|---|
| 146 | } while(prev.size() > g.size() && g.size() > n); | 
|---|
| 147 | } | 
|---|
| 148 |  | 
|---|
| 149 | } | 
|---|