使用 boost::copy_graph 从 grid_graph 复制到 adjacency_list

Question

我正在使用 boost 图形库并尝试初始化 MutableGraph 以开始作为网格的生活。 边缘会在以后添加和删除，所以我认为adjacency_list<vecS,listS,undirectedS> 是正确的选择。

我对 BGL 的阅读表明，用这些边缘初始化它的明智方法是利用 boost::grid_graph 通过使用 boost::copy_graph 从boost::grid_graph 复制，可以免费为我制作所有初始边缘。 我认为这是有道理的 - copy_graph 从 VertexListGraph 的模型复制到 MutableGraph 的模型，这正是我所拥有的。

我最初尝试使用 copy_graph 的 2-argument 版本，模糊地希望其余的默认值会发生一些明智的事情。事实证明并非如此，grid_graph（由于我无法弄清楚的原因）似乎没有将PropertyMaps 与边或顶点一起使用的功能，因此默认的vertex_copy 和edge_copy 复制属性失败（出现编译器错误）。

由于 2-argument 版本显然看起来不合适，我继续前进并尝试实现我自己的二元运算符来复制顶点和边。即使使用“无操作”副本，它也不能像我希望的那样工作（即它无法编译）。

我整理了一个说明问题的最小工作示例：

#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/grid_graph.hpp>
#include <boost/graph/copy.hpp>

struct Position {
  int x, y;
};

struct VertexProperties {
  Position pos;
};

typedef boost::adjacency_list<boost::vecS, boost::listS, boost::undirectedS, 
                      VertexProperties> Graph;

struct MyCopy {
  template <typename S, typename D>
  void operator()(const S& /*src*/, D& /*dest*/) {
    // Nothing for now, deduced types to try and just make it compile
    // TODO: set values for pos to reflect position on grid.
  }
};

int main() {
    boost::array<std::size_t, 2> lengths = { { 3, 3 } };
    boost::grid_graph<2> grid(lengths);

    Graph graph;
    MyCopy copier;
    // Using 3-Arg version of copy_graph so we can specify a custom way of copying to create the properties
    boost::copy_graph(grid,graph,boost::bgl_named_params<MyCopy,boost::vertex_copy_t,
                                 boost::bgl_named_params<MyCopy,boost::edge_copy_t> >(copier));
}

此示例无法编译：

g++ -Wextra -Wall -O2 -g -o copytest.o -c copytest.cc
In file included from /usr/include/boost/graph/grid_graph.hpp:24:0,
                 from copytest.cc:2:
/usr/include/boost/iterator/transform_iterator.hpp: In constructor ‘boost::transform_iterator<UnaryFunction, Iterator, Reference, Value>::transform_iterator() [with UnaryFunc = boost::detail::grid_graph_vertex_at<boost::grid_graph<2u> >, Iterator = boost::counting_iterator<unsigned int, boost::use_default, boost::use_default>, Reference = boost::use_default, Value = boost::use_default]’:
/usr/include/boost/graph/copy.hpp:115:55:   instantiated from ‘static void boost::detail::copy_graph_impl<0>::apply(const Graph&, MutableGraph&, CopyVertex, CopyEdge, Orig2CopyVertexIndexMap, IndexMap) [with Graph = boost::grid_graph<2u>, MutableGraph = boost::adjacency_list<boost::vecS, boost::listS, boost::undirectedS, VertexProperties>, CopyVertex = MyCopy, CopyEdge = MyCopy, IndexMap = boost::grid_graph_index_map<boost::grid_graph<2u>, boost::array<unsigned int, 2u>, unsigned int>, Orig2CopyVertexIndexMap = boost::iterator_property_map<__gnu_cxx::__normal_iterator<void**, std::vector<void*, std::allocator<void*> > >, boost::grid_graph_index_map<boost::grid_graph<2u>, boost::array<unsigned int, 2u>, unsigned int>, void*, void*&>]’
/usr/include/boost/graph/copy.hpp:327:5:   instantiated from ‘void boost::copy_graph(const VertexListGraph&, MutableGraph&, const boost::bgl_named_params<P, T, R>&) [with VertexListGraph = boost::grid_graph<2u>, MutableGraph = boost::adjacency_list<boost::vecS, boost::listS, boost::undirectedS, VertexProperties>, P = MyCopy, T = boost::vertex_copy_t, R = boost::bgl_named_params<MyCopy, boost::edge_copy_t>]’
/mnt/home/ajw/code/hpcwales/copytest.cc:31:66:   instantiated from here
/usr/include/boost/iterator/transform_iterator.hpp:100:26: error: no matching function for call to ‘boost::detail::grid_graph_vertex_at<boost::grid_graph<2u> >::grid_graph_vertex_at()’
/usr/include/boost/graph/grid_graph.hpp:104:7: note: candidates are: boost::detail::grid_graph_vertex_at<Graph>::grid_graph_vertex_at(const Graph*) [with Graph = boost::grid_graph<2u>]
/usr/include/boost/graph/grid_graph.hpp:100:33: note:                 boost::detail::grid_graph_vertex_at<boost::grid_graph<2u> >::grid_graph_vertex_at(const boost::detail::grid_graph_vertex_at<boost::grid_graph<2u> >&)

我对该错误的分析是，它似乎试图默认构造 grid_graph 的内部结构的一部分，由于某种原因，这对我来说并不是很清楚。 （clang 并没有真正告诉我任何我从 g++ 看不到的东西）。

问题：

1. 这是将可变图形初始化为常规网格的正确方法吗？我最初认为这比自己编写函数要容易得多，但现在我不太确定了！
2. 为什么orig_to_copy 和/或vertex_index 的默认值在这里不合适？我假设这两个是错误的原因。 （如果有的话，实际上是哪一个导致了问题？我无法解读当前错误的根本原因是什么）。
3. 解决此问题的“正确”方法是什么？

Answer 1

您在正确的轨道上，但有两件事需要在您的代码中进行更改。首先是定义自定义顶点属性的特殊方法。第二个是 BGL 命名参数有不同的语法（更可取，并且可能是唯一正确的）。

关于第一项，请参考the section of the documentation titled Custom Vertex Properties。本质上，为了定义一个自定义顶点属性，你需要首先定义一个“标签类型”（一个名称以_t结尾的struct）：

struct vertex_position_t {
    typedef boost::vertex_property_tag kind;
};

然后在定义内部存储的顶点属性的boost::property 模板中的某处包含标记类型：

typedef boost::property<boost::vertex_index_t, std::size_t,
        boost::property<vertex_position_t, Position> > VertexProperties;

上面的typedef 定义了两个内部存储的属性：索引和自定义的“位置”。

关于第二项，the preferred way 使用命名参数是一种“类方法链接”语法。例如，如果一个函数接受两个命名参数named_param1 和named_param2，则boost 命名空间中有两个函数分别命名为named_param1 和named_param2。 boost::named_param1 函数接受 named_param1 参数的值并返回具有 named_param2 方法 的对象（类似地，boost::named_param2 函数接受 named_param2 参数的值并返回具有named_param1 方法的对象）。您调用该方法来设置该命名参数的值（这反过来又返回另一个对象，该对象具有其他支持的命名参数的方法）。

要为命名参数named_param1 和named_param2 传递值val1 和val2，您可以使用：

boost::named_parameter1(val1).named_param2(val2)

或：

boost::named_parameter2(val2).named_param1(val1)

 

作为参考，这里有一个完整的程序，它将网格复制到Graph 类型的对象：

#include <cassert>
#include <cstddef>
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/copy.hpp>
#include <boost/graph/graphviz.hpp>
#include <boost/graph/grid_graph.hpp>
#include <boost/property_map/property_map.hpp>

struct vertex_position_t {
    typedef boost::vertex_property_tag kind;
};

struct Position {
    std::size_t x, y;

    Position()
        : x(0), y(0)
    {
    }
};

typedef boost::property<boost::vertex_index_t, std::size_t, boost::property<vertex_position_t, Position> > VertexProperties;
typedef boost::adjacency_list<boost::vecS, boost::listS, boost::undirectedS, VertexProperties> Graph;
typedef boost::graph_traits<Graph> GraphTraits;

namespace detail {
typedef boost::grid_graph<2> Grid;
typedef boost::graph_traits<Grid> GridTraits;

struct grid_to_graph_vertex_copier {
    typedef boost::property_map< Grid, boost::vertex_index_t>::type grid_vertex_index_map;
    typedef boost::property_map< ::Graph, boost::vertex_index_t>::type graph_vertex_index_map;
    typedef boost::property_map< ::Graph, ::vertex_position_t>::type graph_vertex_position_map;

    const Grid& grid;
    grid_vertex_index_map grid_vertex_index;
    graph_vertex_index_map graph_vertex_index;
    graph_vertex_position_map graph_vertex_position;

    grid_to_graph_vertex_copier(const Grid& grid_, Graph& graph)
        : grid(grid_), grid_vertex_index(get(boost::vertex_index_t(), grid_)),
        graph_vertex_index(get(boost::vertex_index_t(), graph)),
        graph_vertex_position(get(::vertex_position_t(), graph))
    {
    }

private:
    Position grid_vertex_index_to_position(std::size_t idx) const {
        unsigned num_dims = grid.dimensions();
        assert(grid.dimensions() == 2);

        idx %= grid.length(0) * grid.length(1);

        Position ret;
        ret.x = idx % grid.length(0);
        ret.y = idx / grid.length(0);

        return ret;
    }

public:
    void operator()(GridTraits::vertex_descriptor grid_vertex, ::GraphTraits::vertex_descriptor graph_vertex) const {
        std::size_t idx = get(grid_vertex_index, grid_vertex);
        put(graph_vertex_index, graph_vertex, idx);
        Position pos = grid_vertex_index_to_position(idx);
        std::cout << "grid_vertex = " << idx << ", pos.x = " << pos.x << ", pos.y = " << pos.y << std::endl;
        put(graph_vertex_position, graph_vertex, pos);
    }
};

struct grid_to_graph_edge_copier {
    void operator()(GridTraits::edge_descriptor grid_edge, ::GraphTraits::edge_descriptor graph_edge) const {
    }
};
}

int main()
{
    boost::array<std::size_t, 2> lengths = { { 3, 5 } };
    detail::Grid grid(lengths);

    Graph graph;

    boost::copy_graph(grid, graph, boost::vertex_copy(detail::grid_to_graph_vertex_copier(grid, graph))
            .edge_copy(detail::grid_to_graph_edge_copier()));

    std::cout << std::endl;
    boost::write_graphviz(std::cout, graph);

    return EXIT_SUCCESS;
}

当我运行它时，我收到了以下输出：

grid_vertex = 0，pos.x = 0，pos.y = 0 grid_vertex = 1，pos.x = 1，pos.y = 0 grid_vertex = 2，pos.x = 2，pos.y = 0 grid_vertex = 3，pos.x = 0，pos.y = 1 grid_vertex = 4，pos.x = 1，pos.y = 1 grid_vertex = 5，pos.x = 2，pos.y = 1 grid_vertex = 6，pos.x = 0，pos.y = 2 grid_vertex = 7，pos.x = 1，pos.y = 2 grid_vertex = 8，pos.x = 2，pos.y = 2 grid_vertex = 9，pos.x = 0，pos.y = 3 grid_vertex = 10，pos.x = 1，pos.y = 3 grid_vertex = 11，pos.x = 2，pos.y = 3 grid_vertex = 12，pos.x = 0，pos.y = 4 grid_vertex = 13，pos.x = 1，pos.y = 4 grid_vertex = 14，pos.x = 2，pos.y = 4 图 G { 0; 1个； 2； 3； 4； 5个； 6； 7; 8个； 9; 10个； 11; 12; 13; 14; 0--1 ; 1--2； 3--4； 4--5； 6--7； 7--8； 9--10； 10--11； 12--13； 13--14； 1--0 ; 2--1； 4--3； 5--4； 7--6； 8--7； 10--9； 11--10； 13--12； 14--13； 0--3 ; 1--4； 2--5； 3--6； 4--7； 5--8； 6--9； 7--10； 8--11； 9--12； 10--13； 11--14； 3--0 ; 4--1； 5--2； 6--3； 7--4； 8--5； 9--6； 10--7； 11--8； 12--9； 13--10； 14--11； }