mtp_graph.h

   1
   2 /*
   3  *  mtp is the ``Multi Tracked Paths'', an implementation of the
   4  *  k-shortest paths algorithm for multi-target tracking.
   5  *
   6  *  Copyright (c) 2012 Idiap Research Institute, http://www.idiap.ch/
   7  *  Written by Francois Fleuret <francois.fleuret@idiap.ch>
   8  *
   9  *  This file is part of mtp.
  10  *
  11  *  mtp is free software: you can redistribute it and/or modify it
  12  *  under the terms of the GNU General Public License version 3 as
  13  *  published by the Free Software Foundation.
  14  *
  15  *  mtp is distributed in the hope that it will be useful, but WITHOUT
  16  *  ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
  17  *  or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU General Public
  18  *  License for more details.
  19  *
  20  *  You should have received a copy of the GNU General Public License
  21  *  along with selector.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  22  *
  23  */
  24
  25 #ifndef MTP_GRAPH_H
  26 #define MTP_GRAPH_H
  27
  28 #include <iostream>
  29 #include <cmath>
  30
  31 using namespace std;
  32
  33 #include "misc.h"
  34 #include "path.h"
  35
  36 class Vertex;
  37 class Edge;
  38
  39 class MTPGraph {
  40   // Uses the estimated vertex distances to the source to make all the
  41   // edge lengths positive, resulting in an identical added value to
  42   // all the paths from the same initial node to the same final node
  43   // (in particular from source to sink)
  44   void update_positivized_lengths();
  45
  46   // It may happen that numerical errors in update_positivized_lengths
  47   // make the resulting lengths negative, albeit very small. The
  48   // following method forces all negative lengths to zero, and prints
  49   // the total correction when compiled in VERBOSE mode.
  50   void force_positivized_lengths();
  51
  52   void decrease_distance_in_heap(Vertex *v);
  53   void increase_distance_in_heap(Vertex *v);
  54
  55   // Visit the vertices according to _dp_order and simply update their
  56   // distance to the source
  57   void dp_distance_propagation();
  58
  59   // Set in every vertex pred_edge_toward_source correspondingly to
  60   // the path of shortest length. The current implementation is not
  61   // Dijkstra's!
  62   void find_shortest_path();
  63
  64   // Follows the path starting on edge e and returns the number of
  65   // nodes to reach the sink. If path is non-null, stores in it the
  66   // nodes met along the path, and computes path->length properly.
  67   int retrieve_one_path(Edge *e, Path *path);
  68
  69   // Returns if the graph is a DAG, and set the last_change field of
  70   // each vertex to the maximum number of iterations required to reach
  71   // it
  72   int is_dag();
  73
  74   int _nb_vertices, _nb_edges;
  75   Vertex *_source, *_sink;
  76
  77   Edge *_edges;
  78   Vertex *_vertices;
  79
  80   // For the shortest path search
  81
  82   Vertex **_heap;
  83   int _heap_size;
  84
  85   Vertex **_dp_order;
  86
  87 public:
  88
  89   // These variables are filled when retrieve_disjoint_paths is called
  90   int nb_paths;
  91   Path **paths;
  92
  93   MTPGraph(int nb_vertices, int nb_edges, int *vertex_from, int *vertex_to,
  94            int source, int sink);
  95
  96   ~MTPGraph();
  97
  98   // Compute the family of path with minimum total length, set the
  99   // edge occupied fields accordingly.
 100   void find_best_paths(scalar_t *lengths);
 101
 102   // Retrieve the path corresponding to the occupied edges, and save
 103   // the result in the nb_paths and paths fields.
 104   void retrieve_disjoint_paths();
 105
 106   void print(ostream *os);
 107   void print_dot(ostream *os);
 108 };
 109
 110 #endif