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#include<stdio.h>
#include<math.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <time.h>
#include <sys/time.h>
#include <assert.h>
#define MAXMOT 256
#define MAXS 500
#define EXACT_NAIF_NB_VILLES 10
#define EXACT_BRANCH_BOUND_NB_VILLES 10
#define APPROCHE_PPV_NB_VILLES 20
#define CALCUL_ACM 60
#define SHELLSCRIPT "\
#/bin/bash \n\
echo \"Arbre couvrant minimal:\" \n\
dot -Tpng -o tree.png arbreCouvrantMin.dot \n\
eog tree.png \n\
"
/**
* Structure pour representer un cycle
*/
typedef struct t_cycle
{
int taille; //la taille du cycle en construction
double poids; //le coût du cycle
int c[MAXS]; //liste des "taille" sommets
} t_cycle;
t_cycle hamilton_recur(t_cycle chemin, int nbVilles, double (* tree)[4],int iIn);
/**
* Charge le CSV des coordonnées des villes.
*
* @param [in] f le fichier
* @param [out] nb_villes le nombre de villes de l'instance
* @param [out] dist le tableau des nb_villes*nb_villes distances
* @param [out] absc le tableau des abscisses des villes
* @param [out] ord le tableau des ordonnées des villes
*/
void lire_donnees(const char *f, unsigned int *nb_villes, double ***dist, double **absc, double **ord)
{
//double *absc; ///tableau des ordonnées
//double *ord; /// tableau des abscisses
char ligne[MAXMOT];
FILE * fin = fopen(f,"r");
if(fin != NULL)
{
//On recupere le nombre de villes
fgets(ligne, MAXMOT, fin);
*nb_villes = atoi(ligne);
(*dist) = (double**)malloc(*nb_villes * sizeof(double*));
(*absc) = (double*)malloc(*nb_villes * sizeof(double));
(*ord) = (double*)malloc(*nb_villes * sizeof(double));
int i = 0;
while (fgets(ligne, MAXMOT, fin) != NULL)
{
char *p = strchr(ligne, ';');
ligne[strlen(ligne) - strlen(p)]='\0';
p = &p[1];
(*absc)[i] = atof(ligne);
(*ord)[i] = atof(p);
i = i + 1;
}
}
else
{
printf("Erreur de lecture du fichier.\n");
exit(2);
}
fclose(fin);
int i,j;
//Calclul des distances
for(i = 0; i < *nb_villes; i++)
{
(*dist)[i] = (double*) malloc(*nb_villes * sizeof(double));
for(j = 0; j < *nb_villes; j++)
{
(*dist)[i][j] = sqrt( ((*absc)[i] - (*absc)[j])* ((*absc)[i] - (*absc)[j]) + ((*ord)[i] - (*ord)[j]) * ((*ord)[i] - (*ord)[j]) );
}
}
}
/**
* Supprime la structure des distances
*
* @param [in] nb_villes le nombre de villes.
* @param [in,out] distances le tableau à supprimer.
* @param [in,out] abscisses un autre tableau à supprimer.
* @param [in,out] ordonnees encore un autre tableau à supprimer.
*/
void supprimer_distances_et_coordonnees(const int nb_villes, double **distances, double *abscisses, double *ordonnees)
{
int i;
for(i = 0; i < nb_villes; i++)
{
free(distances[i]);
}
free(distances);
free(abscisses);
free(ordonnees);
}
/**
* Export le cycle dans un fichier HTML pour pouvoir être visualisé
* dans l'applet.
*
* @param [in] cycle le cycle à afficher
*/
void afficher_cycle_html(const t_cycle cycle, double *posX, double *posY)
{
FILE * fout = fopen("DisplayTsp2.html","w");
if(fout != NULL)
{
int i;
fprintf(fout, "<html>\n <applet codebase=\".\" code=\"DisplayTsp.class\" width=200 height=200>\n");
fprintf(fout, "<param name = Problem value = \"custom\">\n");
fprintf(fout, "<param name = Problem CitiesPosX value = \"");
for(i = 0; i < cycle.taille; i++)
fprintf(fout,"%f;",posX[i]);
fprintf(fout, "\">\n");
fprintf(fout, "<param name = Problem CitiesPosY value = \"");
for(i = 0; i < cycle.taille; i++)
fprintf(fout,"%f;",posY[i]);
fprintf(fout, "\">\n");
fprintf(fout, "<param name = Parcours value = \"");
fprintf(fout,"%d",cycle.c[0]);
for(i = 1; i < cycle.taille; i++)
fprintf(fout,"-%d",cycle.c[i]);
fprintf(fout,"\">\n</applet>\n </html>\n");
}
fclose(fout);
}
/**
* Affiche le tableau des distances.
*
* @param [in] nb le nombre de villes
* @param [in] distances le tableau
*/
void afficher_distances(const int nb, double **distances)
{
unsigned int i ;
unsigned int j ;
for(i = 0 ; i < nb; i++)
{
for(j = 0 ; j < nb ; j++)
printf("%f ", distances[i][j]);
printf("\n");
}
printf("\n");
}
/**
* Fonction de comparaison pour le trie des arêtes par leur poids.
*
* @param [in] v1 pointeur vers un triplet (i,j,poids)
* @param [in] v2 pointeur verts un triplet (i,j,poids)
* @return vrai si poid v1 < poids v2
*/
int comparer(const void *v1, const void *v2)
{
double **px1 = (double **) v1;
double **px2 = (double **) v2;
double *x1 = *px1;
double *x2 = *px2;
if(x1[2] - x2[2] < 0)
return -1;
else
{
if(x1[2] - x2[2] == 0)
return 0;
else
return 1;
}
}
/**
* Construit un tableau de n*(n-1)/2 arêtes trié selon leur poids.
*
* @note utile pour le Kruskal
*
* @param [in] n le nombre de villes
* @param [in] d tableau des n x n distances.
* @return tableau d'arétes triées T[i][j] = poids_ij
*/
double **trier_aretes(const int n, double **d)
{
assert(d);
int nb_aretes = n * (n - 1) / 2;
double **T = (double **)malloc(nb_aretes * sizeof(double *));
int i, j;
int a = 0;
//On initialise la structure d'arêtes
for(i = 0; i < n-1; i++)
{
for(j = i+1; j < n; j++)
{
T[a] = (double *)malloc(3 * sizeof(double));
T[a][0] = i;
T[a][1] = j;
T[a][2] = d[i][j];
a++;
}
}
//Appel au quicksort avec la bonne fonction de comparaison
qsort(T, a, sizeof(T[0]), comparer);
//Decommenter pour vérifier le tri
/*
for(i = 0; i < a; i++)
printf("%f ", T[i][2]);
printf("\n");
*/
return T;
}
/**
* Supprime le tableau des arêtes.
*
* @param [in] nb_villes le nombre de villes
* @param [in,out] T le tableau à supprimer
*/
void supprimer_aretes(const int nb_villes, double **T)
{
assert(T);
int nb_aretes = nb_villes*(nb_villes - 1 ) / 2;
unsigned int i;
for( i = 0; i < nb_aretes ; ++i)
free( T[i] );
free(T);
}
// TODO: a commenter
int est_dans_chemin(t_cycle * chemin, int ville)
{
int j = 0;
for( j = 0; j < chemin->taille; j++)
{
if( chemin->c[j] == ville )
{
return 1;
}
}
return 0;
}
// TODO: a commenter
void recopie_chemin(t_cycle * cheminRef, t_cycle * cheminOP){
cheminOP->taille = cheminRef->taille;
cheminOP->poids = cheminRef->poids;
int i;
for(i=0; i< cheminRef->taille; i++){
//printf("%d\n",cheminRef->c[i]);
cheminOP->c[i] = cheminRef->c[i];
}
}
/**
* Calcule le chemin le plus court exact de manière naïve
*
* @param [nbVille]
* @param [distances]
*/
void PVC_exact_naif(int nbVille,double **distance, t_cycle * chemin, t_cycle * meilleur)
{
if( chemin->taille == nbVille)
{ //printf("if: %d\n",chemin->taille);
chemin->poids += distance[chemin->c[0]][chemin->c[chemin->taille-1]];
if( chemin->poids < meilleur->poids)
{ //printf("if2: %d\n",chemin->taille);
recopie_chemin(chemin,meilleur);
}
chemin->poids -= distance[chemin->c[0]][chemin->c[chemin->taille-1]];
}
else
{ //printf("else: %d\n",chemin->taille);
int i = 0;
for(i = 0; i < nbVille; i++)
{
if(!est_dans_chemin(chemin,i))
{
chemin->poids += distance[chemin->c[chemin->taille-1]][i];
chemin->taille++;
chemin->c[chemin->taille-1] = i;
PVC_exact_naif(nbVille,distance, chemin,meilleur);
chemin->taille --;
chemin->poids -= distance[chemin->c[chemin->taille-1]][i];
}
}
}
}
/**
* Calcule le chemin le plus court exact de manière moins naïve
*
* @param [nbVille]
* @param [distances]
*/
void PVC_exact_branch_and_bound(int nbVille,double **distance, t_cycle * chemin, t_cycle * meilleur)
{
if( chemin->taille == nbVille)
{ //printf("if: %d\n",chemin->taille);
chemin->poids += distance[chemin->c[0]][chemin->c[chemin->taille-1]];
if( chemin->poids < meilleur->poids)
{ //printf("if2: %d\n",chemin->taille);
recopie_chemin(chemin,meilleur);
chemin->poids -= distance[chemin->c[0]][chemin->c[chemin->taille-1]];
}
}
else
{ //printf("else: %d\n",chemin->taille);
if(!(chemin->poids > meilleur->poids))
{
int i = 0;
for(i = 0; i < nbVille; i++)
{
if(!est_dans_chemin(chemin,i))
{
chemin->poids += distance[chemin->c[chemin->taille-1]][i];
chemin->taille++;
chemin->c[chemin->taille-1] = i;
PVC_exact_naif(nbVille,distance, chemin,meilleur);
chemin->taille --;
chemin->poids -= distance[chemin->c[chemin->taille-1]][i];
}
}
}
}
}
/**
* Approxime le chemin le plus court par plus proche voisin
*
* @param [nbVille]
* @param [distances]
*/
void PVC_approche_ppv(int nbVille,double **distance, t_cycle * chemin)
{
int j;
for(j=0;j<nbVille;j++)
{
int i;
double distanceMinimale = 64000.0;
int villePlusProche;
for(i=0;i<nbVille;i++)
{
if(distance[chemin->c[chemin->taille-1]][i]<distanceMinimale && !est_dans_chemin(chemin,i))
{
distanceMinimale = distance[chemin->c[chemin->taille-1]][i];
villePlusProche = i;
}
}
chemin->c[chemin->taille] = villePlusProche;
chemin->taille++;
chemin->poids+=distanceMinimale;
}
chemin->poids += distance[chemin->c[0]][chemin->c[chemin->taille-1]];
}
// TODO à commenter
int rechercher_racine(int u , int* pi){
int v = 0;
while(v != -1 )
{
v= pi[u];
if(v==-1)
{
//printf("Rech racine\n");
return u;
}
u = v;
}
return u;
}
// TODO à commenter
double ** calcul_ACM(int nbVille,double **distance)
{
int pi [nbVille] ;// parent
int hauteur [nbVille] ;
double ** T =(double **) calloc((nbVille-1)*nbVille/2,sizeof(double *));
double ** K =(double **) calloc((nbVille-1)*nbVille/2,sizeof(double *));
int i;
int pos=0;
for(i=0; i< (nbVille-1)*nbVille/2; i++)
{
T[i]= (double *) calloc(3,sizeof(double));
K[i]= (double *) calloc(2,sizeof(double));
}
for(i=0 ; i<nbVille; i++) // initialisation des tableaux à 0
{
pi[i]= -1;
hauteur[i]=0;
}
T = trier_aretes(nbVille, distance);
//for(i=0 ; i<(nbVille-1)*nbVille/2; i++)
//{
// printf("T: %f-%f\n",T[i][0],T[i][1]);
//}
int s,t,r1,r2;
i=0;
while(i< (nbVille-1)*nbVille/2-1)
{
s = T[i][0];
t = T[i][1];
r1 = rechercher_racine(s, pi);
r2 = rechercher_racine(t, pi);
//printf("s: %d\n",s);
//printf("t: %d\n",t);
if(r1!=r2)
{
K[pos][0] = s;
K[pos][1] = t;
if(hauteur[r1]> hauteur[r2])
{
pi[r1] = r2;
}
else
{
pi[r2] = r1;
if(hauteur[r1] == hauteur[r2])
{
hauteur[r2] ++;
}
}
pos++;
//printf("pos: %d\n",pos);
}
i++;
//printf("i: %d\n",i);
}
supprimer_aretes(nbVille, T); // On free les arrêtes créées
return K;
}
t_cycle cycle_hamiltonien_ACM(int nbVilles, double ** aretes)
{
int i;
int j;
double tree[nbVilles][4];
for(i=0;i<nbVilles;i++)
{
tree[i][0] = aretes[i][0];
tree[i][1] = aretes[i][1];
tree[i][2] = -1;
tree[i][3] = -1;
for(j=0;j<nbVilles;j++)
{
if(i!=j)
{
if(tree[i][0] == aretes[j][0])
{
tree[i][2] = aretes[j][1];
}
else if(tree[i][0] == aretes[j][1])
{
tree[i][3] = aretes[j][0];
}
}
}
printf("tree:%d\n",aretes[i][1]);
}
printf("tree:%d\n",tree[0][1]);
t_cycle chemin;
chemin.taille = 0;
chemin.poids =0;
chemin.c[0] = 1;
int depart = 0;
while(!(tree[depart][2] == -1 && tree[depart][3] ==-1))
{
depart++;
}
chemin.taille = 1;
chemin.c[0] = tree[depart][0];
return hamilton_recur(chemin,nbVilles,tree,depart);
}
t_cycle hamilton_recur(t_cycle chemin, int nbVilles, double (* tree)[4], int iIn)
{
int i = iIn;
printf("i:%d\n",i);
printf("tree:%d\n",tree[0][1]);
while(!(tree[i][2]==-1 && tree[i][3]==-1))
{
printf("i:%d\n",i);
if(tree[i][2] != -1)
{
chemin.taille++;
chemin.c[chemin.taille-1] = tree[i][2];
}
if(!tree[i][2]==-1 && !tree[i][3]==-1)
{
chemin = hamilton_recur(chemin,nbVilles,tree,i);
}
if(tree[i][3] !=-1)
{
chemin.taille++;
chemin.c[chemin.taille-1] = tree[i][3];
}
int j;
for(j = 0;j<nbVilles;j++)
{
if(chemin.c[chemin.taille-1]==tree[j][0])
{
i=j;
break;
}
}
}
return chemin;
}
/**
* Fonction main.
*/
int main (int argc, char *argv[])
{
double **distances;
double *abscisses;
double *ordonnees;
unsigned int nb_villes;
//Initialisation du timer pour mesurer des temps (compiler avec -lrt)
struct timespec myTimerStart;
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &myTimerStart);
//Exemple de mesure du temps
lire_donnees("defi250.csv", &nb_villes, &distances, &abscisses, &ordonnees);
//Récupération du timer et affichage
struct timespec current;
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, ¤t); //Linux gettime
double elapsed_in_ms = (( current.tv_sec - myTimerStart.tv_sec) *1000 +
( current.tv_nsec - myTimerStart.tv_nsec)/1000000.0);
printf("Temps passe (ms) : %lf\n", elapsed_in_ms);
t_cycle chemin;
chemin.taille = 1;
chemin.poids =0;
chemin.c[0] = 1;
t_cycle meilleur;
meilleur.taille = 1;
meilleur.poids =64000;
meilleur.c[0] = 1;
int i = 0;
// ------------------------------------ Exact naif
printf("\033[0;35m%s\033[0m\n","Exact naif:");
for(i= 1; i<= EXACT_NAIF_NB_VILLES;i++)
{
chemin.taille = 1;
chemin.poids =0;
chemin.c[0] = 1;
meilleur.taille = 1;
meilleur.poids =64000;
meilleur.c[0] = 1;
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &myTimerStart);
PVC_exact_naif(i,distances, &chemin,&meilleur);
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, ¤t); //Linux gettime
elapsed_in_ms = (( current.tv_sec - myTimerStart.tv_sec) *1000 +
( current.tv_nsec - myTimerStart.tv_nsec)/1000000.0);
printf("[Exact naif, %d villes] Temps passe (ms) : %lf\n",i, elapsed_in_ms);
}
// ---------------------------------- Exact B & B
printf("\033[0;35m%s\033[0m\n","Exact branch and bound:");
for(i= 1; i<= EXACT_BRANCH_BOUND_NB_VILLES ;i++)
{
chemin.taille = 1;
chemin.poids =0;
chemin.c[0] = 1;
meilleur.taille = 1;
meilleur.poids =64000;
meilleur.c[0] = 1;
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &myTimerStart);
PVC_exact_branch_and_bound(i,distances, &chemin,&meilleur);
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, ¤t); //Linux gettime
elapsed_in_ms = (( current.tv_sec - myTimerStart.tv_sec) *1000 +
( current.tv_nsec - myTimerStart.tv_nsec)/1000000.0);
printf("[Exact branch and bound, %d villes] Temps passe (ms) : %lf\n",i, elapsed_in_ms);
}
// --------------------------------- Approche PPV
printf("\033[0;35m%s\033[0m\n","Approche ppv:");
for(i= 1; i<= APPROCHE_PPV_NB_VILLES ;i++)
{
chemin.taille = 0;
chemin.poids =0;
chemin.c[0] = 1;
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, &myTimerStart);
PVC_approche_ppv(i,distances, &chemin);
clock_gettime(CLOCK_REALTIME, ¤t); //Linux gettime
elapsed_in_ms = (( current.tv_sec - myTimerStart.tv_sec) *1000 +
( current.tv_nsec - myTimerStart.tv_nsec)/1000000.0);
printf("[Approche PPV, %d villes] Temps passe (ms) : %lf\n",i, elapsed_in_ms);
}
// ----------------------------------------- ACM
printf("\033[0;35m%s\033[0m\n","Calcul ACM:");
double ** K;
int nbVilles = CALCUL_ACM;
FILE * arbreCouvrantMin = fopen ("arbreCouvrantMin.dot","w+");
fprintf(arbreCouvrantMin,"graph Tree\n{\n");
K = calcul_ACM(nbVilles, distances);
printf("Arbre couvrant minimal avec %d villes (%d a %d)\n",nbVilles,0,nbVilles-1);
//for(i=0; i< nbVilles-1; i++)
//{
// fprintf(arbreCouvrantMin,"\t%d [pos = \"%f,%f!\"];\n",i, abscisses[i],1000*ordonnees[i]);
//}
for(i=0; i< nbVilles-1; i++)
{
printf("k: %f-%f\n", K[i][0],K[i][1]);
fprintf(arbreCouvrantMin,"\t%d--%d;\n", (int)K[i][0],(int)K[i][1]);
}
fprintf(arbreCouvrantMin,"}");
fclose(arbreCouvrantMin);
// ---------------------------------- Affichage
afficher_cycle_html(chemin, abscisses, ordonnees);
system(SHELLSCRIPT);
cycle_hamiltonien_ACM(nbVilles,K);
// ------------- Libérations mem et terminaison
supprimer_distances_et_coordonnees(nb_villes, distances, abscisses, ordonnees);
return 0;
// ----------------------------- Stuff commenté
//int i = 0;
//for(i = 0;i<5; i++)
//{
// printf("%d\n",meilleur.c[i]);
//}
//printf("%d\n",meilleur.taille);
//printf("%f\n",meilleur.poids);
//
//Affichage des distances
//afficher_distances(nb_villes,distances);
////naif
//t_cycle cycle;
//cycle.taille=3;
//cycle.c[0]=0;
//cycle.c[1]=1;
//cycle.c[2]=2;
//afficher_cycle_html(cycle, abscisses, ordonnees);
//double ** Aretes = trier_aretes(nb_villes, distances);
/// <-- Kruskal Here
//supprimer_aretes(nb_villes, Aretes); XXX effectué directement dans calcul_ACM ...
}