6 research outputs found
On a Tree and a Path with no Geometric Simultaneous Embedding
Two graphs and admit a geometric simultaneous
embedding if there exists a set of points P and a bijection M: P -> V that
induce planar straight-line embeddings both for and for . While it
is known that two caterpillars always admit a geometric simultaneous embedding
and that two trees not always admit one, the question about a tree and a path
is still open and is often regarded as the most prominent open problem in this
area. We answer this question in the negative by providing a counterexample.
Additionally, since the counterexample uses disjoint edge sets for the two
graphs, we also negatively answer another open question, that is, whether it is
possible to simultaneously embed two edge-disjoint trees. As a final result, we
study the same problem when some constraints on the tree are imposed. Namely,
we show that a tree of depth 2 and a path always admit a geometric simultaneous
embedding. In fact, such a strong constraint is not so far from closing the gap
with the instances not admitting any solution, as the tree used in our
counterexample has depth 4.Comment: 42 pages, 33 figure
Interactive graph drawing with constraints
This thesis investigates the requirements for graph drawing stemming
from practical applications, and presents both theoretical as
well as practical results and approaches to handle them.
Many approaches to compute graph layouts in various drawing styles
exist, but the results are often not sufficient
for use in practice. Drawing conventions, graphical notation standards,
and user-defined requirements restrict the set of admissible
drawings. These restrictions can be formalized as constraints for the
layout computation. We investigate the requirements and give an overview
and categorization of the corresponding constraints.
Of main importance for the readability of a graph drawing is
the number of edge crossings. In case the graph is planar
it should be drawn without crossings, otherwise we should
aim to use the minimum number of crossings possible.
However, several types of constraints may impose
restrictions on the way the graph can be embedded in the plane.
These restrictions may have a strong impact on crossing minimization.
For two types of such constraints we present specific solutions
how to consider them in layout computation:
We introduce the class of so-called embedding constraints, which
restrict the order of the edges around a vertex.
For embedding constraints we describe approaches for planarity testing,
embedding, and edge insertion with the minimum number of crossings. These problems
can be solved in linear time with our approaches.
The second constraint type that we tackle are clusters. Clusters
describe a hierarchical grouping of the graph's vertices that
has to be reflected in the drawing. The complexity of the
corresponding clustered planarity testing problem for
clustered graphs is unknown so far.
We describe a technique to compute a maximum clustered planar
subgraph of a clustered graph. Our solution
is based on an Integer Linear Program (ILP) formulation and includes
also the first practical clustered planarity test for general clustered
graphs. The resulting subgraph can be used within the first step of
the planarization approach for clustered graphs.
In addition, we describe how to improve the performance
for pure clustered planarity testing by implying a branch-and-price
approach.
Large and complex graphs nowadays arise in many application domains.
These graphs require interaction
and navigation techniques to allow exploration of the underlying data.
The corresponding concepts are presented and solutions for three
practical applications are proposed: First, we describe Scaffold Hunter,
a tool for the exploration of chemical space. We show how to use
a hierarchical classification of molecules for the visual navigation in chemical space.
The resulting visualization is embedded into an interactive environment
that allows visual analysis of chemical compound databases.
Finally, two interactive
visualization approaches for two types of biological networks, protein-domain
networks and residue interaction networks, are presented.In zahlreichen Anwendungsgebieten werden Informationen als Graphen modelliert und
mithilfe dieser Graphen visualisiert. Eine ĂŒbersichtliche Darstellung hilft
bei der Analyse und unterstĂŒtzt das VerstĂ€ndnis
bei der PrÀsentation von Informationen mittels graph-basierter Diagramme.
Neben allgemeinen Ă€sthetischen Kriterien bestehen fĂŒr eine solche Darstellung
Anforderungen, die sich aus der Charakteristik der Daten, etablierten Darstellungskonventionen
und der konkreten Fragestellung ergeben. ZusÀtzlich ist hÀufig eine
individuelle Anpassung der Darstellung durch den Anwender gewĂŒnscht. Diese Anforderungen können mithilfe von Nebenbedingungen
fĂŒr die Berechnung eines Layouts formuliert werden.
Trotz einer Vielzahl unterschiedlicher Anforderungen aus zahlreichen Anwendungsgebieten können die meisten Anforderungen ĂŒber einige generische Nebenbedingungen formuliert werden.
In dieser Arbeit untersuchen wir die Anforderungen
aus der Praxis und beschreiben eine Zuordnung zu Nebenbedingungen fĂŒr
die Layoutberechnung. Wir geben eine Ăbersicht ĂŒber den aktuellen
Stand der Behandlung von Nebenbedingungen beim Zeichnen von Graphen
und kategorisieren diese nach grundlegenden Eigenschaften.
Von besonderer Wichtigkeit fĂŒr die QualitĂ€t einer Darstellung ist die
Anzahl der Kreuzungen. Planare Graphen sollten kreuzungsfrei gezeichnet
werden, bei nicht-planaren Graphen sollte die minimale Anzahl Kreuzungen
erreicht werden. Einige Nebenbedingungen beschrÀnken jedoch die
Möglichkeit, den Graph in die Ebene einzubetten. Dies kann starke
Auswirkungen auf das Ergebnis der Kreuzungsminimierung haben.
Zwei wichtige Typen solcher Nebenbedingungen werden in dieser Arbeit nÀher
untersucht. Mit den Embedding Constraints fĂŒhren wir eine Klasse
von Nebenbedingungen ein, welche die mögliche Reihenfolge der Kanten um einen Knoten
beschrĂ€nken. FĂŒr diese Klasse prĂ€sentieren wir Linearzeitalgorithmen
fĂŒr das Testen der PlanaritĂ€t und das optimale EinfĂŒgen von Kanten
unter Beachtung der EinbettungsbeschrÀnkungen.
Der zweite Typ von Nebenbedingungen sind Cluster, die eine hierarchische
Gruppierung von Knoten vorgeben. FĂŒr das Testen der Cluster-PlanaritĂ€t unter
solchen Nebenbedingungen ist die KomplexitÀt bisher unbekannt.
Wir beschreiben ein Verfahren, um einen maximalen Cluster-planaren
Untergraphen zu berechnen.
Wir nutzen dabei eine Formulierung als ganzzahliges lineares Programm
sowie einen Branch-and-Cut Ansatz zur Lösung. Das Verfahren erlaubt
auch die Bestimmung der Cluster-PlanaritÀt und
stellt damit den ersten praktischen Ansatz zum Testen
allgemeiner Clustergraphen dar. ZusÀtzlich
beschreiben wir eine Verbesserung fĂŒr den Fall, dass lediglich Cluster-PlanaritĂ€t
getestet werden muss, der maximale Cluster-planare Untergraph aber nicht
von Interesse ist. FĂŒr dieses Szenario geben wir eine vereinfachte Formulierung
und prÀsentieren ein Lösungsverfahren, das auf einem Branch-and-Price Ansatz beruht.
In der Praxis mĂŒssen hĂ€ufig sehr groĂe oder komplexe Graphen untersucht
werden. Dazu werden entsprechende Interaktions- und Navigationsmethoden
benötigt. Wir beschreiben die entsprechenden Konzepte und stellen Lösungen
fĂŒr drei Anwendungsbereiche vor:
ZunÀchst beschreiben wir Scaffold Hunter, eine Software zur Navigation
im chemischen Strukturraum. Scaffold Hunter benutzt eine hierarchische
Klassifikation von MolekĂŒlen als Grundlage fĂŒr die visuelle Navigation.
Die Visualisierung ist eingebettet in eine interaktive OberflÀche die
eine visuelle Analyse von chemischen Strukturdatenbanken erlaubt.
FĂŒr zwei Typen von biologischen Netzwerken, Protein-DomĂ€nen Netzwerke
und Residue-Interaktionsnetzwerke, stellen wir AnsĂ€tze fĂŒr die interaktive
Visualisierung dar. Die entsprechenden Layoutverfahren unterliegen einer
Reihe von Nebenbedingungen fĂŒr eine sinnvolle Darstellung
Constrained Simultaneous and Near-simultaneous Embeddings
A geometric simultaneous embedding of two graphs G1 = (V1, E1) and G2 = (V2, E2) with a bijective mapping of their vertex sets Îł: V1 â V2 is a pair of planar straight-line drawings Î1 of G1 and Î2 of G2, such that each vertex v2 = Îł(v1) is mapped in Î2 to the same point where v1 is mapped in Î1, where v1 â V1 and v2 â V2. In this paper we examine several constrained versions and a relaxed version of the geometric simultaneous embedding problem. We show that if the input graphs are assumed to share no common edges this does not seem to yield large classes of graphs that can be simultaneously embedded. Further, if a prescribed combinatorial embedding for each input graph must be preserved, then we can answer some of the problems that are still open for geometric simultaneous embedding. Finally, we present some positive and negative results on the near-simultaneous embedding problem, in which vertices are not forced to be placed exactly in the same, but just in ânearâ points in different drawings