如何在 C++ 中读取 DIMACS 顶点着色图？

Question

我正在尝试重现 this paper, measuring the performance of an algorithm on the DIMACS Vertex-Coloring benchmark graphs, which can be found here 中进行的实验。

图表采用 DIMACS 标准格式，我想将它们解析为 C++ Boost 图表库格式，这样我就可以运行我的算法。

我试过使用现有的 Boost DIMACS 函数解析它们，但是关于它们的文档相当稀少，所以我不清楚如何使用这些函数。当我将图形打印到 Graphviz 时，结果似乎与 DIMACS 文件不匹配。

我在想：

我在使用 Boost 解析函数时做错了什么？（见下面的例子）
是否有更好或替代的 C++ 库可以轻松解析 DIMACS 标准图形格式？

这是我解析和打印图表的尝试：

#include <cstdlib>
#include <iostream>

#include <boost/property_map/property_map.hpp>
#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/graphviz.hpp>
#include <boost/graph/dimacs.hpp>

#include <fstream>

using namespace boost::graph;

typedef boost::adjacency_list < boost::vecS, boost::vecS, boost::undirectedS > Graph;
typedef typename boost::graph_traits<Graph>::edge_descriptor Edge;
typedef typename boost::graph_traits<Graph>::vertex_descriptor Vertex; 


int main()
{
std::ifstream inGraphFile;
inGraphFile.open("myciel4.col");


dimacs_basic_reader reader(inGraphFile, false);
dimacs_basic_reader end;
dimacs_edge_iterator<dimacs_basic_reader> dimacsStart(reader);
dimacs_edge_iterator<dimacs_basic_reader> endIter(end);


Graph g2(dimacsStart, endIter, reader.n_vertices());
boost::write_graphviz(std::cout, g2);

}

Answer 1

呵呵。这将是今天要报告的第三个提升错误。

dimacs 解析代码对我来说真的很邪恶。界面很不方便，实现起来...嗯，你发现很不对：

在read_edge_line中有这个循环：

if ('e' == linebuf[0]) {
    while (*tmp != '\n' && *tmp != '[=10=]') {
        if (*tmp == ' ') { 
            *tmp = '[=10=]';
            ts = ++tmp;
            break;
        }
        tmp++;
    }
    *tmp = '[=10=]';                                    /* LINE 156 */
    if (NULL == fs || NULL == ts) return false;
    from = atoi(fs); to = atoi(ts); weight = 0;

} else // ...

当然，通过 c_str() char const* 指针写入是未定义的行为（强制转换 (char*) buf.c_str() 是不可取的，即使大多数库实现都符合预期事情在这里）。

然而，第 156 行中的 *tmp = '[=17=]'; 破坏了目标顶点编号。 atoi 无声地失败并且 to 中有 不确定数据 。

手动解析器

为了避免这种混乱，我真的建议您自己编写解析。它可以很简单：

Live On Coliru

#include <string>
#include <istream>
#include <sstream>

template <typename Graph>
bool read_coloring_problem(std::istream& dimacs, Graph& g) {
    size_t vertices = 0, edges = 0;

    std::string line;
    while (getline(dimacs, line))
    {
        std::istringstream iss(line);
        char ch;
        if (iss >> ch)
        {
            size_t from, to;
            std::string format;

            switch(ch) {
                case 'c': break;
                case 'p': 
                    if (vertices||edges) return false;
                    if (iss >> format >> vertices >> edges) {
                        if ("edge" != format) return false;
                    }
                    break;
                case 'e': 
                    if (edges-- && (iss >> from >> to) && (add_edge(from-1, to-1, g).second))
                        break;
                default: 
                    return false;
            }
        }
    }

    return !(edges || !dimacs.eof());
}

Boost Spirit 解析器

但我更喜欢使用像 Boost Spirit 这样的解析生成器：

Live On Coliru

#include <boost/spirit/include/qi.hpp>
#include <boost/spirit/include/phoenix.hpp>
#include <boost/spirit/include/qi_match.hpp>

template <typename Graph>
bool read_coloring_problem(std::istream& dimacs, Graph& g) {
    auto add_edge_ = [&g](size_t from, size_t to) { add_edge(from, to, g); };
    size_t vertices = 0, edges = 0;

    using namespace boost::spirit::qi;
    namespace px = boost::phoenix;
    uint_parser<size_t> num_;

    auto eoil      = eol | eoi;
    auto comment   = boost::proto::deep_copy(lexeme["c " >> *(char_ - eol) >> eoil] | eol);
    auto vertices_ = px::ref(vertices);
    auto edges_    = px::ref(edges);

    dimacs >> std::noskipws >> phrase_match(
            *comment >>
            ("p" >> lit("edge") >> num_ [vertices_ = _1] >> num_ [edges_ = _1] >> eoil) >>
            repeat(edges_) [ 
                *comment >> ("e" >> num_ >> num_ >> eoil) [ px::bind(add_edge_, _1-1, _2-1) ]
            ] 
            >> *comment >> eoi
            , blank);

    return dimacs;
}

输出

此图的两个版本结果：

如何在 C++ 中读取 DIMACS 顶点着色图？

How to read DIMACS Vertex-coloring graphs in C++?

c++

boost

graph

boost-graph

graph-coloring

手动解析器

Boost Spirit 解析器

输出