Automatisches Zeichnen von Graphen - Algorithm Engineeringls11-€¦ · Petra Mutzel: Automatisches...

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Automatisches Zeichnenvon Graphen

Prof. Dr. Petra Mutzel

1. VO WS 2007/08 15. Oktober 2007

Lehrstuhl für

Algorithm Engineering LS11

Universität Dortmund

Petra Mutzel: Automatisches Zeichnen von Graphen, WS07/08 2

Graphzeichnen = Zeichnen schöner Diagramme

0102030405060708090

1.Qrtl.

3.Qrtl.

OstWestNord

1. Qrtl.2. Qrtl.3. Qrtl.4. Qrtl.


Was ist Graphzeichnen?

0102030405060708090

100

1. Qrtl

.2. Q

rtl.

3. Qrtl

.4. Q

rtl.

OstWestNord

= Zeichnen schöner Diagramme• NICHT Balkendiagramme• NICHT Kuchendiagramme• NICHT statistische

Aufbereitung von DatenSONDERN:

übersichtliche Darstellung von Objekten und deren Beziehungen zueinander (Graphen)

Diagramm aus der Zeitung

taz 26.05.2000

TQM

TQM

IntensitaetKundenbeziehung /

-qualitaet

Markt-forschung

Preise

Produkt-palette

Bench-marking

Forschung +Entwicklung

Maschinen

Anreize /Einkommen

Tools

Investitionen

Projektleitung /Qualitaetssicherung

Weiterbildung

Rekrutierung

Organisation(Prozessorganisation)

Kommunikation

Strategie /Unternehmenspolitik

interneQualitaets-vorgaben

Vorgaben

?

Reklam Image

Kundenbindung

Konkurrenz-druck

rel. Kunden-zufriedenheit

AnsehenManagement

Auftraege /Umsatz

Cash Flow

Kunden-kenntnis- /

orientierung

Fehlerkultur /-toleranz

Kaeufermarkt

Kunden-erwartungen

Qualitaetsvorgaben,Gesetze, Revision

ProblemloesungKunde

StabilitaetKosten &

Preise

InnovationrelativeMarktleistungs-

qualitaet

TransparenzZiele

Angst

Widerstand

kurzfristigesDenken

Umgang mitKaeuflichkeit /

Konfkliktkultur

HierarchiedenkenVerteidigungs-

verhalten

MitarbeiterQualifikation

Denken in ProzessenSystemdenken

Team-beziehungen

Mitarbeiter-zufriedenheit

Lern-prozess

Fuehrungs-qualitaet /

Vorbild

Prozess-qualitaet

StabilitaetSysteme

Kreativitaet

Kosten

Budget

Leidensdruck


TQM


Ziel des Graph Drawing

„Ideale“ Repräsentation diskreter Objekte und deren Beziehungen (Graphen)

• Was sind gute Repräsentationen?• Algorithmen für automatische Layoutverfahren• Navigation in Repräsentationen

• Information Visualization• Graphenalgorithmen• Datenstrukturen• Optimierungsverfahren


bevor wir thematisch beginnen:

Kapitel 0: Kurzvorstellung und Organisatorisches

Die Professoren am LS11

Günter Rudolph:Evolutionäre Algorithmen

Petra Mutzel:Algorithm Engineering

Jan Vahrenhold:Geom. Alg.+ Didaktik

Sven Rahmann:Bioinformatik

NEU

Kurz-Vorstellung• Studium an Univ. Augsburg (WiMa/Math) 1983--1990• Wiss. Mitarb. an Rice University, Houston (TX)• Wiss. Mitarb. an FU Berlin• Promotion an Univ. zu Köln (Inf) 1994• Habilitation am Max-Planck-Institut für Informatik,

Saarbrücken 1999

• Vertr.-Professur (C3) an Univ. Heidelberg (Inf) 1999• Lehrstuhl für Algorithmen und Datenstrukturen, TU Wien

1999--2004• seit Dezember 2004:

Lehrstuhl für Algorithm Engineering, LS11


Algorithm Engineering

• Design,• theoretische Analyse,• Implementierung, und• experimentelle Evaluation

von Algorithmen und Datenstrukturen

anwendungsorientiert


Forschungsinteressen

• Algorithmen und Datenstrukturen• Graphenalgorithmen• Kombinatorische Optimierung

anwendungsorientiert

• Graphenlayout• Netzwerkdesign• Bioinformatik


Organisatorisches• Zeiten: Mo 12:15-13:45, Di 12:15-13:45• Raum: OH 14, R. 304

• Übung: – Projektarbeit in Gruppen, Präsentationen– 2-wöchig, d.h. 6 Termine– meist Originalartikel, Programmieraufgaben und

Experimentieraufgaben– mittels eigener Software Library OGDF: www.ogdf.net– Termine: Di ab 16:00 Uhr– Anmeldung: Di 16.10. in VO, Einteilung: s. web

1. Übungsblatt: Di 16.10.1. Übungsstunde mit Präsentationen: Di 30.10.


Organisatorisches

• Schwerpunktgebiete– 4: Algorithmen, Komplexität und formale Modelle– 6: Computational Intelligence und Natural Computing– 7: Intelligente Systeme– (nicht 1: Softwarekonstruktion)

• Material: – Folien, Originalpaper, Mitschriften(?)


Prüfungselemente

• Mündliche Fachprüfung: – Über VO 4 inkl Ü 2: 9LP– Anforderungen:

• Zusammenhänge des Gebiets• Spezielle Fragestellungen einordnen und

bearbeiten• (Regelmäßige aktive Mitarbeit in Übungen, u.a.

mind. drei erfolgreiche Präsentationen) • Mündliche Prüfung: Stoff der VO und Ü (20 Min.)


Prüfungselemente

• Leistungsnachweis: – Über VO 4 inkl. Ü 2: 9LP– Anforderungen:

• Regelmäßige aktive Mitarbeit in Übungen, u.a. mind. drei erfolgreiche Präsentationen


Literatur für diese VO• M. Kaufmann, D. Wagner (Eds.): Drawing Graphs:

Methods and Models, Lecture Notes in Computer Science, Tutorial, Vol. 2025, 2001, ISBN 3-540-42062-2.

• G. Di Battista, P. Eades, R. Tamassia, I. Tollis: Graph Drawing: Algorithms for the Visualization of Graphs, Prentice Hall, 1999, ISBN 0-13-301615-3.

• M. Jünger, P. Mutzel (Eds.): Graph Drawing Software, Graph Drawing Software, Springer Verlag, 2004, ISBN 3-540-00881-0.

• Aktuelle Originalartikel

„Introduction“ auf unseren Webseiten

Buch über Software

„Introduction“ gibt guten Überblick über Zeichenverfahren

GDEGDE

OGDF: Open Graph Drawing FrameworkGDE: GoVisual Diagram Editor

C++ Bibliothek, seit 1999Dortmund (Wien), Köln

www.ogdf.net, (GDE bis Nov. 2007: www.oreas.com/gde.php )

AGD: Algorithms for Graph DrawingC++ Bibliothek

seit 1996 Theorie und SoftwareentwicklungSaarbrücken / Wien, Köln, Halle (Trier)

gefördert von der Deutschen Forschungsgemeinschaft

Unsere Software


FRAGEN?


Kapitel 1: Einführung

• Motivation• Anwendungsbeispiele• Aesthetikkriterien• Zeichenverfahren - Überblick• Streifzug durch die Vorlesung

Verbrechensbekämpfung


Ergebnis der Datenbankanfrage


Ausgangssituation



Datenbankabfrage


Automatisches Layoutfür erweiterten Graphen

UML-Klassendiagramme

«Enquiry»Requisition Inquiry

PO requisition

Requisition Status

«Enquiry»GRV Inquiry

Goods Received Voucher

-GRA No.-Qty Returned-Reason

GRA

GRV Status

-GRV No-Supplier Code-Supplier Description-GRV Status-Authority No-Purchase Order No.-Suppliers Invoice/Delivery Note-Date Received

GRV Header

-UOM-Qty Ordered-Qty Received to Date-Qty on Delivery Note-Qty Counted-Qty Inspected OK-Qty Rejected-Qty Accepted-Unit Net Price-Qty on GRA-Supplier Invoice No.-Supplier Invoice Value-GRV Total (Excl. Vat)

GRV Detail

GRN Inquiry

Goods Returned Note

-GRN No-Supplier Code-Supplier Description-Suppliers Invoice/Delivery Note-GRV Ref. No-Purchase Order No.-Authority No.-Date Returned

GRN Header-Item Code-Item Description-Qty on GRN-Qty Returned-Unit Net Price-GRN Reason Code-Reason Description-Supplier Credit Note-Supplier Value

GRN Detail

-Date Required-Qty Required

Split line Item

«Enquiry»PO Inquiry

Purchase Order PO Status

-Warehouse-Supplier Code-UOM-Qty Required-Due Date-Price-Trade Discount 1-Trade Discount 2-Line Status

PO Requisition Detail

-quest No-Requistion Type-Created By-Requested By-Authorised By-Date Time Created-Request Status

PO Requisition Header-Purchase Order No-Supplier Code-Supplier Description-Order Type-Buyer-Date Time Created-Order Status : PO Status-Settlement Discount-Authority No-W/H Code-W/H Description-Version No

Purchase Order Header-Special Instructions-Requisition No-Ordering UOM-Qty Required-Qty received-Date Required-Standard Cost-Supplier Price-Trade Discount 1-Trade Discount 2-Requested By-Total Value (Excl. Vat)-Line Item Status : PO Status

Purchase Order Detail

«Enquiry»Supplier Inquiry

Supplier Status

-Supplier Code-Supplier Name-Supplier Status-Settlement Discount %-Payment Terms (Days)-Street No.-Street Name-Suburb-City-Physical Postal Code-P.O. Box No.-Postal Code-Banking Details-E-mail Address-Creditor Contact Person-MD Name-MD Number-Phone Number-Fax No-Statement Delivery Method-Method of Payment-Supplier Rating-Date Created-Trade Discount 1-Trade Discount 2

Supplier Master File

Transaction Type

-Item Code-Item Description

Stock Items

-Expence Code-Cost Center-Description of Product-Quoted Reference No.

Non-Stock Item

GL Account Stock Account

Employee GL Accounts

Budget

-Employee No.-Name-Surname-ID No.

Employee Master File

«Enquiry»Cardex Report

«Enquiry»Item Inquiry

-Supplier Code-Item Code-W/H Code-Supplier Price-Date On-Date Off-Max Stock Level-Minimum Stock Level-Multiples-Type (MRP or ROP)-Record Qty on D/Note?-Record Qty Counted?-Inspected OK?-Rejected?-Accepted?-EOQ-Supplier Lead Time-Ordering UOM-Conversion Factor

Supplier W/H Item Matrix

-Warehouse Code-Warehouse Description

Warehouse

-W/H Code-Item Code-Inventory on Hold-Inventory on Order-Supplier Code-Lead Time-Inventory on Hand-Minimum Order Qty-Maximum Order Qty-Re-order Point

Warehouse Item

-Warehouse-Product Group

Buyer Role

-Item Code-Item Description-Standard Cost-Stocking UOM-TAX-Material Cost-Last Cost Price-Inventory Unit-Forecast Method-D/Note inquiry-MRP - Lead Time-MRP - Supplier Code-MRP - W/H

Item Master File

Buyer

ModelElement

Feature

-body : BooleanExpressionConstraint

-defaultValue : ExpressionParameter

PersonsConstrBehavioralFeature

StructuralFeature-isRoot : Boolean-isLeaf : Boolean-isAbstract : Boolean

GeneralizableElement

Attribute

OperationMethod

ReturnName

«Datentyp»Datatype«Datentyp»

NameSpace

«Datentyp»Real

«Datentyp»String

«Datentyp»Boolean

«Datentyp»Integer

Package

Model

Classifier

-isActive : BooleanClass

Klasse17

«Datentyp»Frau«Datentyp»

Mann«Datentyp»Standort

«Datentyp»Arbeitsleistung

«Datentyp»Person

«Datentyp»Projekt

«Datentyp»bezeichnung

«Datentyp»Name

«Datentyp»budget

-language : Name-body : String

Expression

«Datentyp»InitVal

«Datentyp»Stunden

«Datentyp»getName

«Datentyp»getName

«Datentyp»setName

«Datentyp»setName

«Datentyp»NameToSet

-Ende3

*

-Ende4

*

ModelElement

Feature

-body : BooleanExpressionConstraint

-defaultValue : ExpressionParameter

PersonsConstr

BehavioralFeature

StructuralFeature

-isRoot : Boolean-isLeaf : Boolean-isAbstract : Boolean

GeneralizableElement

Attribute

Operation

Method

ReturnName

«Datentyp»Datatype

«Datentyp»NameSpace

«Datentyp»Real

«Datentyp»String

«Datentyp»Boolean

«Datentyp»Integer

Package

Model

Classifier

-isActive : BooleanClass

Klasse17

«Datentyp»Frau

«Datentyp»Mann

«Datentyp»Standort

«datatype»Arbeitsleistung

«Datentyp»Person

«datatype»Projekt

«Datentyp»bezeichnung

«Datentyp»Name

«Datentyp»budget

-language : Name-body : String

Expression «Datentyp»InitVal

«Datentyp»Stunden

«Datentyp»getName

«Datentyp»getName

«Datentyp»setName

«Datentyp»setName

«Datentyp»NameToSet

-Ende3*-Ende4*


Metabolische Pathways in der Bioinformatik

KEGG Datenbank


Biologische Netzwerke

vorher

Protein-Interaktionsnetzwerke (Koop. mit MPII Saarbrücken)


Biologische Netzwerke

nachher:

Protein-Interaktionsnetzwerke (Koop. mit MPII Saarbrücken)Aktuelle Diplomarbeit: A. Kunert

Der chemische Strukturraum: PG 504

PG 504 Koop. mit MPI Mol. Phys.

PG 504 Koop. mit MPI Mol. Phys.


Was ist eine schöne Zeichnung?WERKE

Werke_IDWerke_PLZ

N

SOLLBESTAND

e

ARTIKEL

Artikel_IDArtikel_Menge

PRODUKTION

t

SORTIMENTE

s

VERTRIEB

LAUFZEIT

Laufzeit_ID

WERKEWerke_IDWerke_PLZ

UMLAGERUNGENUmlagerungen_IDUmlagerungen_Menge

SOLLBESTANDSollbestand_IDSollbestand_Menge

ARTIKELArtikel_IDArtikel_Menge

PRODUKTIONProduktion_IDProduktion_Zeit

SORTIMENTESortimente_IDSortimente_Preis

VERTRIEBVertrieb_IDVertrieb_Nummer

LAUFZEIT

Laufzeit_ID


Aesthetik Kriterien

• Wenige Kreuzungen• Wenige Kantenknicke• Kurze Kantenlänge• Kleine Zeichenfläche

• speziell: Hierarchie, Symmetrie

Metrik

Topologie

Form

• unterstützt durch WahrnehmungspsychologischeStudien (z.B. Purchase, Cohen, Chase [1995], ff.)


Datenbank Modell

Vertrag Person Produktbestand Produktvorgang Provisionssatz

Konditionbestand

Normalvertrag

Vertragsinhaber/Vertrag

Vertreter/Vorgang Vermittler/Vorgang Provisionssatz/Produktvorgang

Struktur

Bausparvertrag

Vertragsinshaber

Preis

Vermittler

Buchung

ZKVertrag Konto Vorgang Vertreter

KLVetrag Einlagenvertrag Immobilienvermittl. UnbekVetrag Darlehensvetrag RLVertrag

Original


Physikalisches / Kräfte-Modell

Datenbank Modell


Vertrag

Person

Produktbestand ProduktvorgangProvisionssatz

Konditionbestand

Normalvertrag


Vertreter/Vorgang Vermittler/Vorgang

Provisionssatz/Produktvorgang

Struktur

Bausparvertrag

Vertragsinshaber

Preis

Vermittler

Buchung

ZKVertrag

Konto

VorgangVertreter

KLVetrag

Einlagenvertrag Immobilienvermittl.

UnbekVetrag

Darlehensvetrag

RLVertrag

Datenbank Modell

Hierarchisches Modell


Vertrag

Person

Produktbestand

Produktvorgang Provisionssatz

Konditionbestand

Normalvertrag


Vertreter/Vorgang

Vermittler/Vorgang

Provisionssatz/Produktvorgang

Struktur

Bausparvertrag

Vertragsinshaber

Preis Vermittler

Buchung

ZKVertrag

Konto Vorgang

Vertreter

KLVetrag

EinlagenvertragImmobilienvermittl.

UnbekVetrag

Darlehensvetrag

RLVertrag

Datenbank Modell

Planares quasi-orthog. Modell


Überblick Kapitel 1

• Einführung

• Zeichnen von Bäumen


zu 2. Zeichnen von Bäumen0

1 23

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9 10 1112

1314 15 16

17

Interesse? Dann bis morgen…

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