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#include "bsa.h"
#include <iostream>
#include <algorithm>
using namespace std;
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/* INICIO CLASE CAMINO*/
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
bool bsa::operator==(const bsa::Camino& c1, const bsa::Camino& c2)
{
if(c1.antenas.size() != c2.antenas.size())
return false;
for(const auto& com1 : c1.antenas){
bool encontrado = false;
for(const auto& com2 : c2.antenas){
if(datos::compararComunas(com1, com2))
encontrado = true;
}
if(!encontrado)
return false;
}
return true;
}
bool bsa::operator!=(const bsa::Camino &c1, const bsa::Camino& c2)
{
return !(c1 == c2);
}
bool bsa::operator>(const bsa::Camino &c1, const bsa::Camino &c2)
{
return c1.cobertura.size() > c2.cobertura.size();
}
bool bsa::operator>=(const bsa::Camino &c1, const bsa::Camino &c2)
{
return c1.cobertura.size() >= c2.cobertura.size();
}
bool bsa::operator<(const bsa::Camino &c1, const bsa::Camino &c2)
{
return c1.cobertura.size() < c2.cobertura.size();
}
bool bsa::operator<=(const bsa::Camino &c1, const bsa::Camino &c2)
{
return c1.cobertura.size() <= c2.cobertura.size();
}
bsa::Camino::Camino(){
dummy = true;
}
bsa::Camino::Camino(const bsa::Camino &c) : antenas(c.antenas), cobertura(c.cobertura), mutado(c.mutado), dummy(c.dummy){}
bsa::Camino::Camino(std::weak_ptr<datos::Comuna> _inicio) {
dummy = false;
antenas.push_back(_inicio);
cobertura.push_back(_inicio);
for (const auto& vecino : _inicio.lock()->getVecinos())
cobertura.push_back(vecino);
};
bsa::Camino::~Camino() {
limpiar(antenas);
limpiar(cobertura);
};
bool bsa::Camino::esValido() {
if (dummy)
return false;
unsigned int i = 0;
for(auto& cob = cobertura; i < cobertura.size(); ++i){
auto& comuna = cob.at(i);
if (find_if(VALPO.comunas.begin(), VALPO.comunas.end(),
[&comuna](weak_ptr<datos::Comuna> p) { return datos::compararComunas(comuna, p); })
!= VALPO.comunas.end())
continue;
return false;
}
return i >= VALPO.comunas.size();
}
bool bsa::Camino::iniciarBusqueda() {
while (avanzar());
return esValido();
}
void bsa::Camino::limpiar(std::vector<std::weak_ptr<datos::Comuna>>& t_vector) {
while (t_vector.size()){
t_vector.back().reset();
t_vector.pop_back();
}
t_vector.clear();
}
bool bsa::Camino::avanzar() {
const auto& intermedio = antenas.back().lock()->vecinoRandom(datos::EVADIR, antenas); //salto intermedio
vector<weak_ptr<datos::Comuna>> noRegistrados = ampliarCobertura(*intermedio.lock(), cobertura); //diferencia de conjuntos (vecinos de "intermedio" - cobertura)
const auto& siguiente = intermedio.lock()->vecinoRandom(datos::AGARRAR, noRegistrados); //seleccion de comuna entre los no registrados
/* si el punto intermedio y la antena son ubicaciones validas para el modelo, entonces se agrega la antena y
* las comunas vecinas restantes a la cobertura
*/
if (!intermedio.expired() && !siguiente.expired()) {
antenas.push_back(siguiente);
cobertura.push_back(siguiente);
for (auto& vecino : siguiente.lock()->getVecinos()) {
if (find_if(cobertura.begin(), cobertura.end(),
[vecino](weak_ptr<datos::Comuna> p) { return datos::compararComunas(vecino, p); })
!= cobertura.end())
continue;
cobertura.push_back(vecino);
}
return true;
}
return false;
};
void bsa::Camino::retroceder() {
std::vector<std::weak_ptr<datos::Comuna>> vecindario; //cobertura de la ultima antena
/* se agregan al vector los vecinos de la ultima antena, descartando los que puedan ser vecinos
* de otras antenas
*/
for(auto i :antenas.back().lock()->getVecinos())
vecindario.push_back(i);
for(int i = static_cast<int>(antenas.size()-2) ; i>=0; --i){
if(vecindario.size()==0)
break;
for(const auto& j : antenas[static_cast<unsigned int>(i)].lock()->getVecinos()){
for(const auto& k:vecindario){
if(datos::compararComunas(k,j)){
vecindario.erase(remove_if(vecindario.begin(), vecindario.end(),
[&k](weak_ptr<datos::Comuna> p) {return datos::compararComunas(p,k);}),
vecindario.end());
}
}
}
}
/* se eliminan las comunas de la cobertura que se encuentren en el vector
*/
if(vecindario.size()>0){
for(const auto& i : vecindario){
cobertura.erase(remove_if(cobertura.begin(), cobertura.end(),
[&i](weak_ptr<datos::Comuna> p) {return datos::compararComunas(i,p);}),
cobertura.end());
}
}
antenas.back().reset();
antenas.pop_back();
}
std::vector<std::weak_ptr<datos::Comuna>> bsa::Camino::ampliarCobertura(const datos::Comuna t_comuna, std::vector<std::weak_ptr<datos::Comuna>> &t_cob)
{
std::vector<std::weak_ptr<datos::Comuna>> noRegistrados;
for (auto& vecino : t_comuna.getVecinos()) {
if (find_if(t_cob.begin(), t_cob.end(),
[&vecino](weak_ptr<datos::Comuna> p) { return datos::compararComunas(vecino, p); })
!= t_cob.end())
continue;
noRegistrados.push_back(vecino);
}
return noRegistrados;
}
float bsa::Camino::costoFinal() {
float total = 0;
if (!esValido())
return total;
for (const auto& i : antenas)
total += i.lock()->getPrecio();
return total;
}
void bsa::Camino::mutar(unsigned int porcentajeDeMutacion) {
unsigned int porcentaje = static_cast<unsigned int>((porcentajeDeMutacion*(antenas.size()-1))/100);
if(porcentaje == 0)
return;
mutado = true;
for(unsigned int i = 0; i < porcentaje; ++i){
retroceder();
}
while(avanzar());
}
void bsa::Camino::cruzar(bsa::Camino* &c2){
int id = -1; //id de la comuna en comun (punto de cruzamiento)
unsigned int pos = 0; //posicion en el vector de antenas
for(auto& i : antenas){
pos = 0;
for(auto& j : c2->antenas){
if(datos::compararComunas(i,j)){
id = static_cast<int>(i.lock()->getId());
break;
}
++pos;
}
if(id>0)
break;
}
/* de ser encontrado se agregan las antenas restantes y la cobertura alcanzada
*/
if(id>0){
while(static_cast<int>(antenas.back().lock()->getId()) != id){
retroceder();
}
std::vector<std::weak_ptr<datos::Comuna>> coberturaCruzada;
for(auto i = pos; i<c2->antenas.size(); ++i){
auto tmp = ampliarCobertura(*c2->antenas.at(pos).lock(), cobertura);
coberturaCruzada.insert(coberturaCruzada.end(), tmp.begin(), tmp.end());
}
antenas.insert(antenas.end(), c2->antenas.begin()+pos, c2->antenas.end());
cobertura.insert(cobertura.end(), coberturaCruzada.begin(), coberturaCruzada.end());
}
}
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/* FIN CLASE CAMINO*/
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void bsa::busquedaInicial(std::vector<std::unique_ptr<bsa::Camino>>& t_iniciales, bool& t_timeout,
int& t_caminosRestantes, Camino*& t_mejor) {
if(t_timeout)
return;
auto camino = new Camino(VALPO.getRandom());
camino->iniciarBusqueda();
if(camino){ //para aplicar mutex
scoped_lock<mutex> seguro(MUTEX);
std::sort(camino->antenas.begin(), camino->antenas.end(), [&](const auto& c1,const auto& c2)
{return c1.lock()->getId() < c2.lock()->getId();});
t_iniciales.push_back(make_unique<Camino>(*camino));
if(!t_mejor || camino->costoFinal() < t_mejor->costoFinal()){
delete t_mejor;
t_mejor = camino;
}
--t_caminosRestantes;
}
}
////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/* INICIO CLASE ALGORITMO::BSATAREA*/
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extern bsa::Camino* MEJORCAMINO; //variable global: camino mas barato
extern std::map<unsigned long long, bsa::Camino*> GENERACIONES;
extern unsigned long long MEJORGENERACION; //variable global: generacion del mejor camino
bsa::algoritmo::BsaTarea::BsaTarea(bool& tm, const std::vector<std::unique_ptr<bsa::Camino>>& solucionesIniciales,
unsigned int n, unsigned int d, double mr):
timeout(&tm), N(n), D(d), mixrate(mr){
auto p = new std::vector<std::vector<bsa::Camino*>>(n, std::vector<bsa::Camino*>(d));
P = p;
auto oldp = new std::vector<std::vector<bsa::Camino*>>(n, std::vector<bsa::Camino*>(d));
oldP = oldp;
auto map = new std::vector<std::vector<bsa::Camino*>>(n, std::vector<bsa::Camino*>(d));
trialP = map;
/*se inicializan N individuos en P aplicando distribucion uniforme en el vector de soluciones iniciales,
* por lo que pueden repetirse soluciones iniciales como individuos
*/
for(unsigned int i = 0; i < n; ++i){
for(unsigned int j = 0; j < d; ++j){
auto *solRng = new bsa::Camino(*solucionesIniciales.at(static_cast<unsigned int>(U(0, solucionesIniciales.size()-1))).get());
P->at(i).at(j) = new bsa::Camino(*solRng);
oldP->at(i).at(j) = solRng;
}
}
}
bsa::algoritmo::BsaTarea::~BsaTarea(){
for(std::vector<bsa::Camino*>& i : *P)
i.clear();
P->clear();
delete P;
P = nullptr;
for(std::vector<bsa::Camino*>& i : *oldP)
i.clear();
oldP->clear();
delete oldP;
oldP = nullptr;
for(std::vector<bsa::Camino*>& i : *trialP)
i.clear();
trialP->clear();
delete trialP;
trialP = nullptr;
}
double bsa::algoritmo::BsaTarea::U(double t_min = 0, double t_max = 1){
std::uniform_real_distribution<double> distribucion(t_min,t_max);
return distribucion(azar);
}
double bsa::algoritmo::BsaTarea::ND(double t_valor = 50, double t_desviacion = 15){
std::normal_distribution<double> distribucion(t_valor,t_desviacion);
return distribucion(azar);
}
void bsa::algoritmo::BsaTarea::permutacion(std::vector<std::vector<bsa::Camino*>>*& t_vector){
for(std::vector<bsa::Camino*>& i : *t_vector)
std::shuffle(i.begin(), i.end(), azar);
}
bool bsa::algoritmo::BsaTarea::insertar(std::vector<std::vector<bsa::Camino*>>*& t_vector, bsa::Camino* t_camino){
for(unsigned int i = 0; i<N; ++i){
for(unsigned int j = 0; j<D; ++j){
if(t_vector->at(i).at(j) == nullptr || t_vector->at(i).at(j)->dummy){
t_vector->at(i).at(j) = t_camino;
return true;
}
}
}
return false;
}
void bsa::algoritmo::BsaTarea::seleccion(){
/*se inicializan N individuos en P aplicando distribucion uniforme en el vector de soluciones iniciales,
* por lo que pueden repetirse soluciones iniciales como individuos
*/
if(U() < U()){
for(auto& i:*oldP){
i.clear();
}
oldP->clear();
delete oldP;
oldP = new std::vector<std::vector<bsa::Camino*>>(*P);
}
permutacion(oldP);
}
void bsa::algoritmo::BsaTarea::mutacion(){
auto nd = ND();
auto F = static_cast<unsigned int>(nd>99?100:nd<1?0:nd); //porcentaje de mutacion
/* mutacion = P+F*(oldP-P)
* la mutacion se realiza de forma aleatoria, en donde la poblacion de prueba sera mutada acorde al porcentaje de
* mutacion definido previamente
*/
std::vector<bsa::Camino*> M;
//M += P
for(std::vector<bsa::Camino*> &m : *P){
for(bsa::Camino* &n : m)
M.push_back(new bsa::Camino(*n));
}
//M += oldP-P
for(std::vector<bsa::Camino*> &i : *oldP){
for(bsa::Camino* &j : i){
bool igualdad = false;
for(std::vector<bsa::Camino*> &m : *P){
for(bsa::Camino* &n : m){
if(*j == *n){
igualdad = true;
break;
}
}
if(igualdad)
break;
}
if(!igualdad)
M.push_back(new bsa::Camino(*j));
}
}
//M = mutacion con factor F
for(auto &i : M){
if(U() < U())
i->mutar(F);
insertar(trialP, ref(i));
}
M.clear();
}
void bsa::algoritmo::BsaTarea::cruce(){
if(U()<U()){ //cruzar los elementos de manera aleatoria
for(std::vector<bsa::Camino*> &i : *trialP){
for(bsa::Camino* &j : i){
if(U() <= mixrate){
auto tmp = new bsa::Camino(*j);
tmp->cruzar(trialP->at(static_cast<unsigned int>(U(0,trialP->size()-1))).at(static_cast<unsigned int>(U(0,i.size()-1))));
if(tmp->esValido()){
std::swap(tmp, j);
}
delete tmp;
}
}
}
}else if(MEJORCAMINO){ //cruzar un elemento aleatorio con la solucion de mejor fitness
unsigned int i = static_cast<unsigned int>(U(0,trialP->size()-1));
unsigned int j = static_cast<unsigned int>(U(0,trialP->at(i).size()-1));
trialP->at(i).at(j)->cruzar(MEJORCAMINO);
}
}
void bsa::algoritmo::BsaTarea::seleccion2(){
if(!trialP)
return;
for (unsigned int i = 0; i < N; ++i) {
for (unsigned int j = 0; j < D; ++j) {
auto& pop = P->at(i).at(j);
auto& T = trialP->at(i).at(j);
if(T && T->esValido()){
auto c = new bsa::Camino(*T);
GENERACIONES.insert(std::make_pair(TOTALGENERACIONES, c));
objFun(MEJORCAMINO, c);
pop = c;
}
}
}
}
bool bsa::algoritmo::BsaTarea::objFun(bsa::Camino* &c1, bsa::Camino* &c2)
{
if(!c1 || c1->costoFinal() < 1 || (c2->costoFinal() <= c1->costoFinal()) ){
c1 = c2;
MEJORGENERACION = TOTALGENERACIONES;
return true;
}
return false;
}
void bsa::algoritmo::BsaTarea::ejecutar(){
while(!*timeout){
++TOTALGENERACIONES;
seleccion();
mutacion();
cruce();
seleccion2();
/* limpieza de la poblacion de prueba
*/
for(auto &i : *trialP){
for(auto &j : i){
delete j;
}
}
trialP = new std::vector<std::vector<bsa::Camino*>>(N, std::vector<bsa::Camino*>(D));
}
}
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/* FIN CLASE ALGORITMO::BSATAREA*/
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