Bạn có thể sử dụng trình phân giải luồng chi phí tối thiểu để giải các trường hợp đặc biệt của bài toán về bài tập.
Trên thực tế, luồng chi phí tối thiểu thường có thể trả về giải pháp nhanh hơn trình giải MIP hoặc CP-SAT. Tuy nhiên, MIP và CP-SAT có thể giải quyết loại vấn đề lớn hơn so với luồng chi phí tối thiểu, vì vậy trong hầu hết trường hợp, MIP hoặc CP-SAT là các lựa chọn tốt nhất.
Các phần sau đây trình bày các chương trình Python giải quyết các vấn đề bài tập sau đây bằng cách sử dụng trình giải luồng chi phí tối thiểu:
- Ví dụ tối thiểu về gán tuyến tính.
- Sự cố về bài tập với nhóm nhân viên.
Ví dụ về bài tập tuyến tính
Phần này cho biết cách giải ví dụ như mô tả trong phần Trình giải bài tập tuyến tính dưới dạng bài toán về dòng chi phí tối thiểu.
Nhập thư viện
Mã sau đây nhập thư viện bắt buộc.
Python
from ortools.graph.python import min_cost_flow
C++
#include <cstdint> #include <vector> #include "ortools/graph/min_cost_flow.h"
Java
import com.google.ortools.Loader; import com.google.ortools.graph.MinCostFlow; import com.google.ortools.graph.MinCostFlowBase;
C#
using System; using Google.OrTools.Graph;
Khai báo trình giải
Mã sau đây tạo ra trình giải luồng chi phí tối thiểu.
Python
# Instantiate a SimpleMinCostFlow solver. smcf = min_cost_flow.SimpleMinCostFlow()
C++
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver. SimpleMinCostFlow min_cost_flow;
Java
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver. MinCostFlow minCostFlow = new MinCostFlow();
C#
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver. MinCostFlow minCostFlow = new MinCostFlow();
Tạo dữ liệu
Sơ đồ luồng cho bài toán này bao gồm biểu đồ hai bên cho ma trận chi phí (xem phần tổng quan về hoạt động phân bổ để biết một ví dụ hơi khác), trong đó đã thêm nguồn và bồn lưu trữ dữ liệu.
Dữ liệu này chứa 4 mảng sau đây, tương ứng với các nút bắt đầu, nút kết thúc, dung lượng và chi phí của bài toán. Độ dài của mỗi mảng là số cung trong biểu đồ.
Python
# Define the directed graph for the flow.
start_nodes = (
[0, 0, 0, 0] + [1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4] + [5, 6, 7, 8]
)
end_nodes = (
[1, 2, 3, 4] + [5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8] + [9, 9, 9, 9]
)
capacities = (
[1, 1, 1, 1] + [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1] + [1, 1, 1, 1]
)
costs = (
[0, 0, 0, 0]
+ [90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65, 125, 95, 90, 105, 45, 110, 95, 115]
+ [0, 0, 0, 0]
)
source = 0
sink = 9
tasks = 4
supplies = [tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks]
C++
// Define four parallel arrays: sources, destinations, capacities,
// and unit costs between each pair. For instance, the arc from node 0
// to node 1 has a capacity of 15.
const std::vector<int64_t> start_nodes = {0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2,
3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 6, 7, 8};
const std::vector<int64_t> end_nodes = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8,
5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 9, 9, 9, 9};
const std::vector<int64_t> capacities = {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};
const std::vector<int64_t> unit_costs = {0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70,
35, 85, 55, 65, 125, 95, 90, 105,
45, 110, 95, 115, 0, 0, 0, 0};
const int64_t source = 0;
const int64_t sink = 9;
const int64_t tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
const std::vector<int64_t> supplies = {tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks};
Java
// Define four parallel arrays: sources, destinations, capacities, and unit costs
// between each pair.
int[] startNodes =
new int[] {0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 6, 7, 8};
int[] endNodes =
new int[] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 9, 9, 9, 9};
int[] capacities =
new int[] {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};
int[] unitCosts = new int[] {
0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65, 125, 95, 90, 105, 45, 110, 95, 115, 0, 0, 0, 0};
int source = 0;
int sink = 9;
int tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
int[] supplies = new int[] {tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks};
C#
// Define four parallel arrays: sources, destinations, capacities, and unit costs
// between each pair.
int[] startNodes = { 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 6, 7, 8 };
int[] endNodes = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 9, 9, 9, 9 };
int[] capacities = { 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };
int[] unitCosts = { 0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65,
125, 95, 90, 105, 45, 110, 95, 115, 0, 0, 0, 0 };
int source = 0;
int sink = 9;
int tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
int[] supplies = { tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks };
Để làm rõ cách dữ liệu được thiết lập, mỗi mảng được chia thành 3 mảng con:
- Mảng đầu tiên tương ứng với các vòng cung dẫn ra khỏi nguồn.
- Mảng thứ hai tương ứng với các vòng cung giữa trình thực thi và nhiệm vụ.
Đối với
costs, đây chỉ là ma trận chi phí (do trình giải bài tập tuyến tính sử dụng), được làm phẳng thành một vectơ. - Mảng thứ ba tương ứng với các vòng cung dẫn vào bồn rửa.
Dữ liệu cũng bao gồm vectơ supplies, cung cấp nguồn cung cấp ở mỗi nút.
Bài toán về luồng chi phí tối thiểu thể hiện bài toán về chỉ định như thế nào
Bài toán về luồng chi phí tối thiểu nêu trên thể hiện như thế nào về bài toán chỉ định? Thứ nhất, vì công suất của mỗi cung là 1, nên cung 4 tại nguồn buộc mỗi cung trong số 4 cung dẫn đến worker phải có luồng 1.
Tiếp theo, điều kiện luồng vào bằng với luồng ra buộc luồng ra khỏi của mỗi trình thực thi bằng 1. Nếu có thể, trình phân giải sẽ hướng quy trình đó đến ngưỡng chi phí tối thiểu dẫn đến mỗi trình thực thi. Tuy nhiên, trình phân giải không thể hướng các luồng dữ liệu từ 2 worker khác nhau đến một nhiệm vụ duy nhất. Nếu có, sẽ có một luồng kết hợp gồm 2 luồng trong tác vụ đó và luồng này không thể được gửi qua một cung duy nhất có dung lượng 1 từ tác vụ đến bồn lưu trữ dữ liệu. Điều này có nghĩa là trình giải quyết chỉ có thể giao nhiệm vụ cho một trình thực thi, theo yêu cầu của bài tập về bài tập.
Cuối cùng, điều kiện luồng vào bằng nhau buộc mỗi tác vụ có luồng chi bằng 1, vì vậy mỗi nhiệm vụ sẽ do một số trình thực thi thực hiện.
Tạo biểu đồ và các quy tắc ràng buộc
Mã sau đây sẽ tạo biểu đồ và các quy tắc ràng buộc.
Python
# Add each arc.
for i in range(len(start_nodes)):
smcf.add_arc_with_capacity_and_unit_cost(
start_nodes[i], end_nodes[i], capacities[i], costs[i]
)
# Add node supplies.
for i in range(len(supplies)):
smcf.set_node_supply(i, supplies[i])
C++
// Add each arc.
for (int i = 0; i < start_nodes.size(); ++i) {
int arc = min_cost_flow.AddArcWithCapacityAndUnitCost(
start_nodes[i], end_nodes[i], capacities[i], unit_costs[i]);
if (arc != i) LOG(FATAL) << "Internal error";
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.size(); ++i) {
min_cost_flow.SetNodeSupply(i, supplies[i]);
}
Java
// Add each arc.
for (int i = 0; i < startNodes.length; ++i) {
int arc = minCostFlow.addArcWithCapacityAndUnitCost(
startNodes[i], endNodes[i], capacities[i], unitCosts[i]);
if (arc != i) {
throw new Exception("Internal error");
}
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.length; ++i) {
minCostFlow.setNodeSupply(i, supplies[i]);
}
C#
// Add each arc.
for (int i = 0; i < startNodes.Length; ++i)
{
int arc =
minCostFlow.AddArcWithCapacityAndUnitCost(startNodes[i], endNodes[i], capacities[i], unitCosts[i]);
if (arc != i)
throw new Exception("Internal error");
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.Length; ++i)
{
minCostFlow.SetNodeSupply(i, supplies[i]);
}
Gọi trình giải
Mã sau đây sẽ gọi trình giải và hiển thị giải pháp.
Python
# Find the minimum cost flow between node 0 and node 10. status = smcf.solve()
C++
// Find the min cost flow. int status = min_cost_flow.Solve();
Java
// Find the min cost flow. MinCostFlowBase.Status status = minCostFlow.solve();
C#
// Find the min cost flow. MinCostFlow.Status status = minCostFlow.Solve();
Giải pháp này bao gồm các vòng cung giữa trình thực thi và nhiệm vụ được trình giải quyết chỉ định luồng 1. (Các vòng cung được kết nối với nguồn hoặc bồn lưu trữ dữ liệu không phải là một phần của giải pháp.)
Chương trình sẽ kiểm tra từng cung để xem có luồng 1 hay không. Nếu có, sẽ xuất Tail (nút bắt đầu) và Head (nút kết thúc) của vòng cung, tương ứng với một trình thực thi và tác vụ trong bài tập.
Kết quả của chương trình
Python
if status == smcf.OPTIMAL:
print("Total cost = ", smcf.optimal_cost())
print()
for arc in range(smcf.num_arcs()):
# Can ignore arcs leading out of source or into sink.
if smcf.tail(arc) != source and smcf.head(arc) != sink:
# Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end nodes
# give an assignment of worker to task.
if smcf.flow(arc) > 0:
print(
"Worker %d assigned to task %d. Cost = %d"
% (smcf.tail(arc), smcf.head(arc), smcf.unit_cost(arc))
)
else:
print("There was an issue with the min cost flow input.")
print(f"Status: {status}")
C++
if (status == MinCostFlow::OPTIMAL) {
LOG(INFO) << "Total cost: " << min_cost_flow.OptimalCost();
LOG(INFO) << "";
for (std::size_t i = 0; i < min_cost_flow.NumArcs(); ++i) {
// Can ignore arcs leading out of source or into sink.
if (min_cost_flow.Tail(i) != source && min_cost_flow.Head(i) != sink) {
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end
// nodes give an assignment of worker to task.
if (min_cost_flow.Flow(i) > 0) {
LOG(INFO) << "Worker " << min_cost_flow.Tail(i)
<< " assigned to task " << min_cost_flow.Head(i)
<< " Cost: " << min_cost_flow.UnitCost(i);
}
}
}
} else {
LOG(INFO) << "Solving the min cost flow problem failed.";
LOG(INFO) << "Solver status: " << status;
}
Java
if (status == MinCostFlow.Status.OPTIMAL) {
System.out.println("Total cost: " + minCostFlow.getOptimalCost());
System.out.println();
for (int i = 0; i < minCostFlow.getNumArcs(); ++i) {
// Can ignore arcs leading out of source or into sink.
if (minCostFlow.getTail(i) != source && minCostFlow.getHead(i) != sink) {
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end nodes
// give an assignment of worker to task.
if (minCostFlow.getFlow(i) > 0) {
System.out.println("Worker " + minCostFlow.getTail(i) + " assigned to task "
+ minCostFlow.getHead(i) + " Cost: " + minCostFlow.getUnitCost(i));
}
}
}
} else {
System.out.println("Solving the min cost flow problem failed.");
System.out.println("Solver status: " + status);
}
C#
if (status == MinCostFlow.Status.OPTIMAL)
{
Console.WriteLine("Total cost: " + minCostFlow.OptimalCost());
Console.WriteLine("");
for (int i = 0; i < minCostFlow.NumArcs(); ++i)
{
// Can ignore arcs leading out of source or into sink.
if (minCostFlow.Tail(i) != source && minCostFlow.Head(i) != sink)
{
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end nodes
// give an assignment of worker to task.
if (minCostFlow.Flow(i) > 0)
{
Console.WriteLine("Worker " + minCostFlow.Tail(i) + " assigned to task " + minCostFlow.Head(i) +
" Cost: " + minCostFlow.UnitCost(i));
}
}
}
}
else
{
Console.WriteLine("Solving the min cost flow problem failed.");
Console.WriteLine("Solver status: " + status);
}
Đây là kết quả của chương trình.
Total cost = 265 Worker 1 assigned to task 8. Cost = 70 Worker 2 assigned to task 7. Cost = 55 Worker 3 assigned to task 6. Cost = 95 Worker 4 assigned to task 5. Cost = 45 Time = 0.000245 seconds
Kết quả giống như kết quả của trình giải bài tập tuyến tính (ngoại trừ việc thay đổi số lượng worker và chi phí). Trình giải bài tập tuyến tính nhanh hơn một chút so với luồng chi phí tối thiểu – 0,000147 giây so với 0,000458 giây.
Toàn bộ chương trình
Dưới đây là toàn bộ chương trình.
Python
"""Linear assignment example."""
from ortools.graph.python import min_cost_flow
def main():
"""Solving an Assignment Problem with MinCostFlow."""
# Instantiate a SimpleMinCostFlow solver.
smcf = min_cost_flow.SimpleMinCostFlow()
# Define the directed graph for the flow.
start_nodes = (
[0, 0, 0, 0] + [1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4] + [5, 6, 7, 8]
)
end_nodes = (
[1, 2, 3, 4] + [5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8] + [9, 9, 9, 9]
)
capacities = (
[1, 1, 1, 1] + [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1] + [1, 1, 1, 1]
)
costs = (
[0, 0, 0, 0]
+ [90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65, 125, 95, 90, 105, 45, 110, 95, 115]
+ [0, 0, 0, 0]
)
source = 0
sink = 9
tasks = 4
supplies = [tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks]
# Add each arc.
for i in range(len(start_nodes)):
smcf.add_arc_with_capacity_and_unit_cost(
start_nodes[i], end_nodes[i], capacities[i], costs[i]
)
# Add node supplies.
for i in range(len(supplies)):
smcf.set_node_supply(i, supplies[i])
# Find the minimum cost flow between node 0 and node 10.
status = smcf.solve()
if status == smcf.OPTIMAL:
print("Total cost = ", smcf.optimal_cost())
print()
for arc in range(smcf.num_arcs()):
# Can ignore arcs leading out of source or into sink.
if smcf.tail(arc) != source and smcf.head(arc) != sink:
# Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end nodes
# give an assignment of worker to task.
if smcf.flow(arc) > 0:
print(
"Worker %d assigned to task %d. Cost = %d"
% (smcf.tail(arc), smcf.head(arc), smcf.unit_cost(arc))
)
else:
print("There was an issue with the min cost flow input.")
print(f"Status: {status}")
if __name__ == "__main__":
main()
C++
#include <cstdint>
#include <vector>
#include "ortools/graph/min_cost_flow.h"
namespace operations_research {
// MinCostFlow simple interface example.
void AssignmentMinFlow() {
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver.
SimpleMinCostFlow min_cost_flow;
// Define four parallel arrays: sources, destinations, capacities,
// and unit costs between each pair. For instance, the arc from node 0
// to node 1 has a capacity of 15.
const std::vector<int64_t> start_nodes = {0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2,
3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 6, 7, 8};
const std::vector<int64_t> end_nodes = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8,
5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 9, 9, 9, 9};
const std::vector<int64_t> capacities = {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};
const std::vector<int64_t> unit_costs = {0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70,
35, 85, 55, 65, 125, 95, 90, 105,
45, 110, 95, 115, 0, 0, 0, 0};
const int64_t source = 0;
const int64_t sink = 9;
const int64_t tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
const std::vector<int64_t> supplies = {tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks};
// Add each arc.
for (int i = 0; i < start_nodes.size(); ++i) {
int arc = min_cost_flow.AddArcWithCapacityAndUnitCost(
start_nodes[i], end_nodes[i], capacities[i], unit_costs[i]);
if (arc != i) LOG(FATAL) << "Internal error";
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.size(); ++i) {
min_cost_flow.SetNodeSupply(i, supplies[i]);
}
// Find the min cost flow.
int status = min_cost_flow.Solve();
if (status == MinCostFlow::OPTIMAL) {
LOG(INFO) << "Total cost: " << min_cost_flow.OptimalCost();
LOG(INFO) << "";
for (std::size_t i = 0; i < min_cost_flow.NumArcs(); ++i) {
// Can ignore arcs leading out of source or into sink.
if (min_cost_flow.Tail(i) != source && min_cost_flow.Head(i) != sink) {
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end
// nodes give an assignment of worker to task.
if (min_cost_flow.Flow(i) > 0) {
LOG(INFO) << "Worker " << min_cost_flow.Tail(i)
<< " assigned to task " << min_cost_flow.Head(i)
<< " Cost: " << min_cost_flow.UnitCost(i);
}
}
}
} else {
LOG(INFO) << "Solving the min cost flow problem failed.";
LOG(INFO) << "Solver status: " << status;
}
}
} // namespace operations_research
int main() {
operations_research::AssignmentMinFlow();
return EXIT_SUCCESS;
}
Java
package com.google.ortools.graph.samples;
import com.google.ortools.Loader;
import com.google.ortools.graph.MinCostFlow;
import com.google.ortools.graph.MinCostFlowBase;
/** Minimal Assignment Min Flow. */
public class AssignmentMinFlow {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Loader.loadNativeLibraries();
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver.
MinCostFlow minCostFlow = new MinCostFlow();
// Define four parallel arrays: sources, destinations, capacities, and unit costs
// between each pair.
int[] startNodes =
new int[] {0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 6, 7, 8};
int[] endNodes =
new int[] {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 9, 9, 9, 9};
int[] capacities =
new int[] {1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};
int[] unitCosts = new int[] {
0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65, 125, 95, 90, 105, 45, 110, 95, 115, 0, 0, 0, 0};
int source = 0;
int sink = 9;
int tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
int[] supplies = new int[] {tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks};
// Add each arc.
for (int i = 0; i < startNodes.length; ++i) {
int arc = minCostFlow.addArcWithCapacityAndUnitCost(
startNodes[i], endNodes[i], capacities[i], unitCosts[i]);
if (arc != i) {
throw new Exception("Internal error");
}
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.length; ++i) {
minCostFlow.setNodeSupply(i, supplies[i]);
}
// Find the min cost flow.
MinCostFlowBase.Status status = minCostFlow.solve();
if (status == MinCostFlow.Status.OPTIMAL) {
System.out.println("Total cost: " + minCostFlow.getOptimalCost());
System.out.println();
for (int i = 0; i < minCostFlow.getNumArcs(); ++i) {
// Can ignore arcs leading out of source or into sink.
if (minCostFlow.getTail(i) != source && minCostFlow.getHead(i) != sink) {
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end nodes
// give an assignment of worker to task.
if (minCostFlow.getFlow(i) > 0) {
System.out.println("Worker " + minCostFlow.getTail(i) + " assigned to task "
+ minCostFlow.getHead(i) + " Cost: " + minCostFlow.getUnitCost(i));
}
}
}
} else {
System.out.println("Solving the min cost flow problem failed.");
System.out.println("Solver status: " + status);
}
}
private AssignmentMinFlow() {}
}
C#
using System;
using Google.OrTools.Graph;
public class AssignmentMinFlow
{
static void Main()
{
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver.
MinCostFlow minCostFlow = new MinCostFlow();
// Define four parallel arrays: sources, destinations, capacities, and unit costs
// between each pair.
int[] startNodes = { 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 6, 7, 8 };
int[] endNodes = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 5, 6, 7, 8, 9, 9, 9, 9 };
int[] capacities = { 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };
int[] unitCosts = { 0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65,
125, 95, 90, 105, 45, 110, 95, 115, 0, 0, 0, 0 };
int source = 0;
int sink = 9;
int tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
int[] supplies = { tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks };
// Add each arc.
for (int i = 0; i < startNodes.Length; ++i)
{
int arc =
minCostFlow.AddArcWithCapacityAndUnitCost(startNodes[i], endNodes[i], capacities[i], unitCosts[i]);
if (arc != i)
throw new Exception("Internal error");
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.Length; ++i)
{
minCostFlow.SetNodeSupply(i, supplies[i]);
}
// Find the min cost flow.
MinCostFlow.Status status = minCostFlow.Solve();
if (status == MinCostFlow.Status.OPTIMAL)
{
Console.WriteLine("Total cost: " + minCostFlow.OptimalCost());
Console.WriteLine("");
for (int i = 0; i < minCostFlow.NumArcs(); ++i)
{
// Can ignore arcs leading out of source or into sink.
if (minCostFlow.Tail(i) != source && minCostFlow.Head(i) != sink)
{
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end nodes
// give an assignment of worker to task.
if (minCostFlow.Flow(i) > 0)
{
Console.WriteLine("Worker " + minCostFlow.Tail(i) + " assigned to task " + minCostFlow.Head(i) +
" Cost: " + minCostFlow.UnitCost(i));
}
}
}
}
else
{
Console.WriteLine("Solving the min cost flow problem failed.");
Console.WriteLine("Solver status: " + status);
}
}
}
Phân công với nhóm nhân viên
Phần này trình bày một vấn đề chung về bài tập. Ở vấn đề này, 6 worker được chia thành 2 nhóm. Vấn đề là chỉ định 4 nhiệm vụ cho các worker để tải được cân bằng như nhau giữa các nhóm. Tức là mỗi nhóm thực hiện hai nhiệm vụ.
Để tìm giải pháp trình giải quyết MIP cho vấn đề này, hãy xem bài viết Phân công với đội ngũ nhân viên.
Các phần sau đây mô tả một chương trình giải quyết vấn đề bằng cách sử dụng trình giải luồng chi phí tối thiểu.
Nhập thư viện
Mã sau đây nhập thư viện bắt buộc.
Python
from ortools.graph.python import min_cost_flow
C++
#include <cstdint> #include <vector> #include "ortools/graph/min_cost_flow.h"
Java
import com.google.ortools.Loader; import com.google.ortools.graph.MinCostFlow; import com.google.ortools.graph.MinCostFlowBase;
C#
using System; using Google.OrTools.Graph;
Khai báo trình giải
Mã sau đây tạo ra trình giải luồng chi phí tối thiểu.
Python
smcf = min_cost_flow.SimpleMinCostFlow()
C++
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver. SimpleMinCostFlow min_cost_flow;
Java
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver. MinCostFlow minCostFlow = new MinCostFlow();
C#
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver. MinCostFlow minCostFlow = new MinCostFlow();
Tạo dữ liệu
Đoạn mã sau đây tạo dữ liệu cho chương trình.
Python
# Define the directed graph for the flow.
team_a = [1, 3, 5]
team_b = [2, 4, 6]
start_nodes = (
# fmt: off
[0, 0]
+ [11, 11, 11]
+ [12, 12, 12]
+ [1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6]
+ [7, 8, 9, 10]
# fmt: on
)
end_nodes = (
# fmt: off
[11, 12]
+ team_a
+ team_b
+ [7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10]
+ [13, 13, 13, 13]
# fmt: on
)
capacities = (
# fmt: off
[2, 2]
+ [1, 1, 1]
+ [1, 1, 1]
+ [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
+ [1, 1, 1, 1]
# fmt: on
)
costs = (
# fmt: off
[0, 0]
+ [0, 0, 0]
+ [0, 0, 0]
+ [90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65, 125, 95, 90, 105, 45, 110, 95, 115, 60, 105, 80, 75, 45, 65, 110, 95]
+ [0, 0, 0, 0]
# fmt: on
)
source = 0
sink = 13
tasks = 4
# Define an array of supplies at each node.
supplies = [tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks]
C++
// Define the directed graph for the flow.
const std::vector<int64_t> team_A = {1, 3, 5};
const std::vector<int64_t> team_B = {2, 4, 6};
const std::vector<int64_t> start_nodes = {
0, 0, 11, 11, 11, 12, 12, 12, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3,
3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 7, 8, 9, 10};
const std::vector<int64_t> end_nodes = {
11, 12, 1, 3, 5, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8,
9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 13, 13, 13, 13};
const std::vector<int64_t> capacities = {2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};
const std::vector<int64_t> unit_costs = {
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70,
35, 85, 55, 65, 125, 95, 90, 105, 45, 110, 95, 115,
60, 105, 80, 75, 45, 65, 110, 95, 0, 0, 0, 0};
const int64_t source = 0;
const int64_t sink = 13;
const int64_t tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
const std::vector<int64_t> supplies = {tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks};
Java
// Define the directed graph for the flow.
// int[] teamA = new int[] {1, 3, 5};
// int[] teamB = new int[] {2, 4, 6};
int[] startNodes = new int[] {0, 0, 11, 11, 11, 12, 12, 12, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3,
4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 7, 8, 9, 10};
int[] endNodes = new int[] {11, 12, 1, 3, 5, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7,
8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 13, 13, 13, 13};
int[] capacities = new int[] {2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};
int[] unitCosts = new int[] {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65, 125, 95,
90, 105, 45, 110, 95, 115, 60, 105, 80, 75, 45, 65, 110, 95, 0, 0, 0, 0};
int source = 0;
int sink = 13;
int tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
int[] supplies = new int[] {tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks};
C#
// Define the directed graph for the flow.
int[] teamA = { 1, 3, 5 };
int[] teamB = { 2, 4, 6 };
// Define four parallel arrays: sources, destinations, capacities, and unit costs
// between each pair.
int[] startNodes = { 0, 0, 11, 11, 11, 12, 12, 12, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3,
3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 7, 8, 9, 10 };
int[] endNodes = { 11, 12, 1, 3, 5, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8,
9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 13, 13, 13, 13 };
int[] capacities = { 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };
int[] unitCosts = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65, 125, 95,
90, 105, 45, 110, 95, 115, 60, 105, 80, 75, 45, 65, 110, 95, 0, 0, 0, 0 };
int source = 0;
int sink = 13;
int tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
int[] supplies = { tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks };
Các worker tương ứng với các nút từ 1 đến 6. Đội A gồm nhân viên 1, 3 và 5, còn đội B gồm nhân viên 2, 4 và 6. Các nhiệm vụ được đánh số từ 7 đến 10.
Có hai nút mới (11 và 12) giữa nguồn và worker. Nút 11 được kết nối với các nút của đội A, còn Nút 12 được kết nối với các nút của đội B với các cung có sức chứa 1. Biểu đồ dưới đây chỉ cho thấy các nút và vòng cung từ nguồn đến worker.
Điều then chốt để cân bằng tải công việc là nguồn 0 được kết nối với các nút 11 và 12 theo các cung sức chứa 2. Điều này có nghĩa là các nút 11 và 12 (và do đó các nhóm A và B) có thể có luồng tối đa là 2. Do đó, mỗi nhóm có thể thực hiện tối đa 2 nhiệm vụ.
Tạo các điều kiện ràng buộc
Python
# Add each arc.
for i in range(0, len(start_nodes)):
smcf.add_arc_with_capacity_and_unit_cost(
start_nodes[i], end_nodes[i], capacities[i], costs[i]
)
# Add node supplies.
for i in range(0, len(supplies)):
smcf.set_node_supply(i, supplies[i])
C++
// Add each arc.
for (int i = 0; i < start_nodes.size(); ++i) {
int arc = min_cost_flow.AddArcWithCapacityAndUnitCost(
start_nodes[i], end_nodes[i], capacities[i], unit_costs[i]);
if (arc != i) LOG(FATAL) << "Internal error";
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.size(); ++i) {
min_cost_flow.SetNodeSupply(i, supplies[i]);
}
Java
// Add each arc.
for (int i = 0; i < startNodes.length; ++i) {
int arc = minCostFlow.addArcWithCapacityAndUnitCost(
startNodes[i], endNodes[i], capacities[i], unitCosts[i]);
if (arc != i) {
throw new Exception("Internal error");
}
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.length; ++i) {
minCostFlow.setNodeSupply(i, supplies[i]);
}
C#
// Add each arc.
for (int i = 0; i < startNodes.Length; ++i)
{
int arc =
minCostFlow.AddArcWithCapacityAndUnitCost(startNodes[i], endNodes[i], capacities[i], unitCosts[i]);
if (arc != i)
throw new Exception("Internal error");
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.Length; ++i)
{
minCostFlow.SetNodeSupply(i, supplies[i]);
}
Gọi trình giải
Python
# Find the minimum cost flow between node 0 and node 10. status = smcf.solve()
C++
// Find the min cost flow. int status = min_cost_flow.Solve();
Java
// Find the min cost flow. MinCostFlowBase.Status status = minCostFlow.solve();
C#
// Find the min cost flow. MinCostFlow.Status status = minCostFlow.Solve();
Kết quả của chương trình
Python
if status == smcf.OPTIMAL:
print("Total cost = ", smcf.optimal_cost())
print()
for arc in range(smcf.num_arcs()):
# Can ignore arcs leading out of source or intermediate, or into sink.
if (
smcf.tail(arc) != source
and smcf.tail(arc) != 11
and smcf.tail(arc) != 12
and smcf.head(arc) != sink
):
# Arcs in the solution will have a flow value of 1.
# There start and end nodes give an assignment of worker to task.
if smcf.flow(arc) > 0:
print(
"Worker %d assigned to task %d. Cost = %d"
% (smcf.tail(arc), smcf.head(arc), smcf.unit_cost(arc))
)
else:
print("There was an issue with the min cost flow input.")
print(f"Status: {status}")
C++
if (status == MinCostFlow::OPTIMAL) {
LOG(INFO) << "Total cost: " << min_cost_flow.OptimalCost();
LOG(INFO) << "";
for (std::size_t i = 0; i < min_cost_flow.NumArcs(); ++i) {
// Can ignore arcs leading out of source or intermediate nodes, or into
// sink.
if (min_cost_flow.Tail(i) != source && min_cost_flow.Tail(i) != 11 &&
min_cost_flow.Tail(i) != 12 && min_cost_flow.Head(i) != sink) {
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end
// nodes give an assignment of worker to task.
if (min_cost_flow.Flow(i) > 0) {
LOG(INFO) << "Worker " << min_cost_flow.Tail(i)
<< " assigned to task " << min_cost_flow.Head(i)
<< " Cost: " << min_cost_flow.UnitCost(i);
}
}
}
} else {
LOG(INFO) << "Solving the min cost flow problem failed.";
LOG(INFO) << "Solver status: " << status;
}
Java
if (status == MinCostFlow.Status.OPTIMAL) {
System.out.println("Total cost: " + minCostFlow.getOptimalCost());
System.out.println();
for (int i = 0; i < minCostFlow.getNumArcs(); ++i) {
// Can ignore arcs leading out of source or intermediate nodes, or into sink.
if (minCostFlow.getTail(i) != source && minCostFlow.getTail(i) != 11
&& minCostFlow.getTail(i) != 12 && minCostFlow.getHead(i) != sink) {
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end nodes
// give an assignment of worker to task.
if (minCostFlow.getFlow(i) > 0) {
System.out.println("Worker " + minCostFlow.getTail(i) + " assigned to task "
+ minCostFlow.getHead(i) + " Cost: " + minCostFlow.getUnitCost(i));
}
}
}
} else {
System.out.println("Solving the min cost flow problem failed.");
System.out.println("Solver status: " + status);
}
C#
if (status == MinCostFlow.Status.OPTIMAL)
{
Console.WriteLine("Total cost: " + minCostFlow.OptimalCost());
Console.WriteLine("");
for (int i = 0; i < minCostFlow.NumArcs(); ++i)
{
// Can ignore arcs leading out of source or into sink.
if (minCostFlow.Tail(i) != source && minCostFlow.Tail(i) != 11 && minCostFlow.Tail(i) != 12 &&
minCostFlow.Head(i) != sink)
{
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end nodes
// give an assignment of worker to task.
if (minCostFlow.Flow(i) > 0)
{
Console.WriteLine("Worker " + minCostFlow.Tail(i) + " assigned to task " + minCostFlow.Head(i) +
" Cost: " + minCostFlow.UnitCost(i));
}
}
}
}
else
{
Console.WriteLine("Solving the min cost flow problem failed.");
Console.WriteLine("Solver status: " + status);
}
Dưới đây là kết quả của chương trình.
Total cost = 250 Worker 1 assigned to task 9. Cost = 75 Worker 2 assigned to task 7. Cost = 35 Worker 5 assigned to task 10. Cost = 75 Worker 6 assigned to task 8. Cost = 65 Time = 0.00031 seconds
Nhóm A được giao nhiệm vụ 9 và 10, còn đội B được giao nhiệm vụ 7 và 8.
Xin lưu ý rằng trình phân giải luồng chi phí tối thiểu cho vấn đề này nhanh hơn trình giải MIP (mất khoảng 0, 006 giây).
Toàn bộ chương trình
Dưới đây là toàn bộ chương trình.
Python
"""Assignment with teams of workers."""
from ortools.graph.python import min_cost_flow
def main():
"""Solving an Assignment with teams of worker."""
smcf = min_cost_flow.SimpleMinCostFlow()
# Define the directed graph for the flow.
team_a = [1, 3, 5]
team_b = [2, 4, 6]
start_nodes = (
# fmt: off
[0, 0]
+ [11, 11, 11]
+ [12, 12, 12]
+ [1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6]
+ [7, 8, 9, 10]
# fmt: on
)
end_nodes = (
# fmt: off
[11, 12]
+ team_a
+ team_b
+ [7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10]
+ [13, 13, 13, 13]
# fmt: on
)
capacities = (
# fmt: off
[2, 2]
+ [1, 1, 1]
+ [1, 1, 1]
+ [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
+ [1, 1, 1, 1]
# fmt: on
)
costs = (
# fmt: off
[0, 0]
+ [0, 0, 0]
+ [0, 0, 0]
+ [90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65, 125, 95, 90, 105, 45, 110, 95, 115, 60, 105, 80, 75, 45, 65, 110, 95]
+ [0, 0, 0, 0]
# fmt: on
)
source = 0
sink = 13
tasks = 4
# Define an array of supplies at each node.
supplies = [tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks]
# Add each arc.
for i in range(0, len(start_nodes)):
smcf.add_arc_with_capacity_and_unit_cost(
start_nodes[i], end_nodes[i], capacities[i], costs[i]
)
# Add node supplies.
for i in range(0, len(supplies)):
smcf.set_node_supply(i, supplies[i])
# Find the minimum cost flow between node 0 and node 10.
status = smcf.solve()
if status == smcf.OPTIMAL:
print("Total cost = ", smcf.optimal_cost())
print()
for arc in range(smcf.num_arcs()):
# Can ignore arcs leading out of source or intermediate, or into sink.
if (
smcf.tail(arc) != source
and smcf.tail(arc) != 11
and smcf.tail(arc) != 12
and smcf.head(arc) != sink
):
# Arcs in the solution will have a flow value of 1.
# There start and end nodes give an assignment of worker to task.
if smcf.flow(arc) > 0:
print(
"Worker %d assigned to task %d. Cost = %d"
% (smcf.tail(arc), smcf.head(arc), smcf.unit_cost(arc))
)
else:
print("There was an issue with the min cost flow input.")
print(f"Status: {status}")
if __name__ == "__main__":
main()
C++
#include <cstdint>
#include <vector>
#include "ortools/graph/min_cost_flow.h"
namespace operations_research {
// MinCostFlow simple interface example.
void BalanceMinFlow() {
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver.
SimpleMinCostFlow min_cost_flow;
// Define the directed graph for the flow.
const std::vector<int64_t> team_A = {1, 3, 5};
const std::vector<int64_t> team_B = {2, 4, 6};
const std::vector<int64_t> start_nodes = {
0, 0, 11, 11, 11, 12, 12, 12, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3,
3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 7, 8, 9, 10};
const std::vector<int64_t> end_nodes = {
11, 12, 1, 3, 5, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8,
9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 13, 13, 13, 13};
const std::vector<int64_t> capacities = {2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};
const std::vector<int64_t> unit_costs = {
0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70,
35, 85, 55, 65, 125, 95, 90, 105, 45, 110, 95, 115,
60, 105, 80, 75, 45, 65, 110, 95, 0, 0, 0, 0};
const int64_t source = 0;
const int64_t sink = 13;
const int64_t tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
const std::vector<int64_t> supplies = {tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0,
0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks};
// Add each arc.
for (int i = 0; i < start_nodes.size(); ++i) {
int arc = min_cost_flow.AddArcWithCapacityAndUnitCost(
start_nodes[i], end_nodes[i], capacities[i], unit_costs[i]);
if (arc != i) LOG(FATAL) << "Internal error";
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.size(); ++i) {
min_cost_flow.SetNodeSupply(i, supplies[i]);
}
// Find the min cost flow.
int status = min_cost_flow.Solve();
if (status == MinCostFlow::OPTIMAL) {
LOG(INFO) << "Total cost: " << min_cost_flow.OptimalCost();
LOG(INFO) << "";
for (std::size_t i = 0; i < min_cost_flow.NumArcs(); ++i) {
// Can ignore arcs leading out of source or intermediate nodes, or into
// sink.
if (min_cost_flow.Tail(i) != source && min_cost_flow.Tail(i) != 11 &&
min_cost_flow.Tail(i) != 12 && min_cost_flow.Head(i) != sink) {
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end
// nodes give an assignment of worker to task.
if (min_cost_flow.Flow(i) > 0) {
LOG(INFO) << "Worker " << min_cost_flow.Tail(i)
<< " assigned to task " << min_cost_flow.Head(i)
<< " Cost: " << min_cost_flow.UnitCost(i);
}
}
}
} else {
LOG(INFO) << "Solving the min cost flow problem failed.";
LOG(INFO) << "Solver status: " << status;
}
}
} // namespace operations_research
int main() {
operations_research::BalanceMinFlow();
return EXIT_SUCCESS;
}
Java
package com.google.ortools.graph.samples;
import com.google.ortools.Loader;
import com.google.ortools.graph.MinCostFlow;
import com.google.ortools.graph.MinCostFlowBase;
/** Minimal Assignment Min Flow. */
public class BalanceMinFlow {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Loader.loadNativeLibraries();
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver.
MinCostFlow minCostFlow = new MinCostFlow();
// Define the directed graph for the flow.
// int[] teamA = new int[] {1, 3, 5};
// int[] teamB = new int[] {2, 4, 6};
int[] startNodes = new int[] {0, 0, 11, 11, 11, 12, 12, 12, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3, 3, 3,
4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 7, 8, 9, 10};
int[] endNodes = new int[] {11, 12, 1, 3, 5, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7,
8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 13, 13, 13, 13};
int[] capacities = new int[] {2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1};
int[] unitCosts = new int[] {0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65, 125, 95,
90, 105, 45, 110, 95, 115, 60, 105, 80, 75, 45, 65, 110, 95, 0, 0, 0, 0};
int source = 0;
int sink = 13;
int tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
int[] supplies = new int[] {tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks};
// Add each arc.
for (int i = 0; i < startNodes.length; ++i) {
int arc = minCostFlow.addArcWithCapacityAndUnitCost(
startNodes[i], endNodes[i], capacities[i], unitCosts[i]);
if (arc != i) {
throw new Exception("Internal error");
}
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.length; ++i) {
minCostFlow.setNodeSupply(i, supplies[i]);
}
// Find the min cost flow.
MinCostFlowBase.Status status = minCostFlow.solve();
if (status == MinCostFlow.Status.OPTIMAL) {
System.out.println("Total cost: " + minCostFlow.getOptimalCost());
System.out.println();
for (int i = 0; i < minCostFlow.getNumArcs(); ++i) {
// Can ignore arcs leading out of source or intermediate nodes, or into sink.
if (minCostFlow.getTail(i) != source && minCostFlow.getTail(i) != 11
&& minCostFlow.getTail(i) != 12 && minCostFlow.getHead(i) != sink) {
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end nodes
// give an assignment of worker to task.
if (minCostFlow.getFlow(i) > 0) {
System.out.println("Worker " + minCostFlow.getTail(i) + " assigned to task "
+ minCostFlow.getHead(i) + " Cost: " + minCostFlow.getUnitCost(i));
}
}
}
} else {
System.out.println("Solving the min cost flow problem failed.");
System.out.println("Solver status: " + status);
}
}
private BalanceMinFlow() {}
}
C#
using System;
using Google.OrTools.Graph;
public class BalanceMinFlow
{
static void Main()
{
// Instantiate a SimpleMinCostFlow solver.
MinCostFlow minCostFlow = new MinCostFlow();
// Define the directed graph for the flow.
int[] teamA = { 1, 3, 5 };
int[] teamB = { 2, 4, 6 };
// Define four parallel arrays: sources, destinations, capacities, and unit costs
// between each pair.
int[] startNodes = { 0, 0, 11, 11, 11, 12, 12, 12, 1, 1, 1, 1, 2, 2, 2, 2, 3, 3,
3, 3, 4, 4, 4, 4, 5, 5, 5, 5, 6, 6, 6, 6, 7, 8, 9, 10 };
int[] endNodes = { 11, 12, 1, 3, 5, 2, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8,
9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 7, 8, 9, 10, 13, 13, 13, 13 };
int[] capacities = { 2, 2, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1 };
int[] unitCosts = { 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 90, 76, 75, 70, 35, 85, 55, 65, 125, 95,
90, 105, 45, 110, 95, 115, 60, 105, 80, 75, 45, 65, 110, 95, 0, 0, 0, 0 };
int source = 0;
int sink = 13;
int tasks = 4;
// Define an array of supplies at each node.
int[] supplies = { tasks, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -tasks };
// Add each arc.
for (int i = 0; i < startNodes.Length; ++i)
{
int arc =
minCostFlow.AddArcWithCapacityAndUnitCost(startNodes[i], endNodes[i], capacities[i], unitCosts[i]);
if (arc != i)
throw new Exception("Internal error");
}
// Add node supplies.
for (int i = 0; i < supplies.Length; ++i)
{
minCostFlow.SetNodeSupply(i, supplies[i]);
}
// Find the min cost flow.
MinCostFlow.Status status = minCostFlow.Solve();
if (status == MinCostFlow.Status.OPTIMAL)
{
Console.WriteLine("Total cost: " + minCostFlow.OptimalCost());
Console.WriteLine("");
for (int i = 0; i < minCostFlow.NumArcs(); ++i)
{
// Can ignore arcs leading out of source or into sink.
if (minCostFlow.Tail(i) != source && minCostFlow.Tail(i) != 11 && minCostFlow.Tail(i) != 12 &&
minCostFlow.Head(i) != sink)
{
// Arcs in the solution have a flow value of 1. Their start and end nodes
// give an assignment of worker to task.
if (minCostFlow.Flow(i) > 0)
{
Console.WriteLine("Worker " + minCostFlow.Tail(i) + " assigned to task " + minCostFlow.Head(i) +
" Cost: " + minCostFlow.UnitCost(i));
}
}
}
}
else
{
Console.WriteLine("Solving the min cost flow problem failed.");
Console.WriteLine("Solver status: " + status);
}
}
}