[英]Convert Branch and Bound loop to use Java Stream API
我有一个简单的Branch and Bound算法,可以处理Traveling Salesman问题的一个变体,我认为尝试将其转换为使用Java 8 Stream API会很有趣。 但是,我很难解决不依赖副作用的问题。
初始码
int bound = Integer.MAX_VALUE;
List<Location> bestPath = null;
while(!queue.isEmpty()) {
Node curr = queue.poll();
//bound exceeds best, bail
if (curr.getBound() >= bound) {
return bestPath;
}
//have a complete path, save it
if(curr.getPath().size() == locations.size()) {
bestPath = curr.getPath();
bound = curr.getBound();
continue;
}
//incomplete path - add all possible next steps
Set<Location> unvisited = new HashSet<>(locations);
unvisited.removeAll(curr.getPath());
for (Location l : unvisited) {
List<Location> newPath = new ArrayList<>(curr.getPath());
newPath.add(l);
Node newNode = new Node(newPath, getBoundForPath(newPath));
if (newNode.getBound() <= bound){
queue.add(newNode);
}
}
}
我首先将其转换为Stream API,并提出了以下建议:
Java 8版本
Consumer<Node> nodeConsumer = node -> {
if(node.getPath().size() == locations.size() ) {
bestPath = node.getPath();
bound = node.getBound();
} else {
locations.stream()
.filter(l -> !node.getPath().contains(l))
.map(l -> {
List<Location> newPath = new ArrayList<>(node.getPath());
newPath.add(s);
return new Node(newPath, getBoundForPath(newPath));
})
.filter(newNode -> newNode.getBound() <= bound)
.forEach(queue::add);
}
};
Stream.generate(() -> queue.poll())
.peek(nodeConsumer)
.filter(s -> s.getBound() > bound)
.findFirst();
return bestPath;
主要问题是nodeConsumer必须引用bestPath和bound,这不是最终变量。 我可以使它们成为最终的AtomicReference变量来解决此问题,但我感觉这种违反了流API的精神。 谁能帮助我将初始算法提炼成更惯用的实现方式?
我想知道是否使用reduce
来解决这个问题,因为它允许您跟踪值而无需外部变量。
类似于以下内容(我不得不猜测您上面的代码的一些细节,但希望我处在正确的轨道上)。
final BiFunction<Entry<Integer, List<Location>>, Node, Entry<Integer, List<Location>>> accumulator
= (identity, node) -> {
if (node.getPath().size() == locations.size() ) {
return new SimpleEntry<>(node.getBound(), node.getPath());
} else {
locations.stream()
.filter(l -> !node.getPath().contains(l))
.map(l -> {
List<Location> newPath = new ArrayList<>(node.getPath());
newPath.add(l);
return new Node(newPath, getBoundForPath(newPath));
})
.filter(newNode -> newNode.getBound() <= identity.getKey())
.forEach(queue::add);
return identity;
}
};
final BinaryOperator<Entry<Integer, List<Location>>> combiner
= (left, right) -> left.getKey() < right.getKey() ? left : right;
final Entry<Integer, List<Location>> identity
= new SimpleEntry<>(Integer.MAX_VALUE, null);
final List<Location> bestValue = Stream.generate(queue::poll)
.reduce(identity, accumulator, combiner)
.getValue();
或者,您可以看看在jOOλ中使用Seq
(Streams的顺序扩展),而使用foldLeft
。
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