Which point sets admit a k-angulation?

For k >= 3, a k-angulation is a 2-connected plane graph in which every internal face is a k-gon. We say that a point set P admits a plane graph G if there is a straight-line drawing of G that maps V(G) onto P and has the same facial cycles and outer face as G. We investigate the conditions under which a point set P admits a k-angulation and find that, for sets containing at least 2k^2 points, the only obstructions are those that follow from Euler's formula.Comment: 13 pages, 7 figure

On 4-connected geometric graphs

Given a set S of n points in the plane, in this paper we give a necessary and sometimes sufficient condition to build a 4-connected non-crossing geometric graph on S.Gobierno de AragónMinisterio de Economía y CompetitividadEuropean Science FoundationMinisterio de Ciencia e Innovació

Four-connected triangulations of planar point sets

In this paper, we consider the problem of determining in polynomial time whether a given planar point set $P$ of $n$ points admits 4-connected triangulation. We propose a necessary and sufficient condition for recognizing $P$, and present an $O(n^3)$ algorithm of constructing a 4-connected triangulation of $P$. Thus, our algorithm solves a longstanding open problem in computational geometry and geometric graph theory. We also provide a simple method for constructing a noncomplex triangulation of $P$ which requires $O(n^2)$ steps. This method provides a new insight to the structure of 4-connected triangulation of point sets.Comment: 35 pages, 35 figures, 5 reference

Geometric biplane graphs I: maximal graphs

Postprint (author’s final draft

Geometric Biplane Graphs II: Graph Augmentation

We study biplane graphs drawn on a nite point set S in the plane in general position. This is the family of geometric graphs whose vertex set is S and which can be decomposed into two plane graphs. We show that every su ciently large point set admits a 5-connected biplane graph and that there are arbitrarily large point sets that do not admit any 6- connected biplane graph. Furthermore, we show that every plane graph (other than a wheel or a fan) can be augmented into a 4-connected biplane graph. However, there are arbitrarily large plane graphs that cannot be augmented to a 5-connected biplane graph by adding pairwise noncrossing edges.Peer ReviewedPostprint (author’s final draft

Geometric biplane graphs II: graph augmentation

We study biplane graphs drawn on a finite point set in the plane in general position. This is the family of geometric graphs whose vertex set is and which can be decomposed into two plane graphs. We show that every sufficiently large point set admits a 5-connected biplane graph and that there are arbitrarily large point sets that do not admit any 6-connected biplane graph. Furthermore, we show that every plane graph (other than a wheel or a fan) can be augmented into a 4-connected biplane graph. However, there are arbitrarily large plane graphs that cannot be augmented to a 5-connected biplane graph by adding pairwise noncrossing edges.Peer ReviewedPostprint (author's final draft

Discrete Geometry

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Geração de malhas para domínios 2,5 dimensionais usando triangulação de delaunay restrita

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2001.Gerar uma malha consiste em discretizar um domínio geométrico em pequenos elementos de forma geométrica simplificada, como triângulos e/ou quadriláteros, em duas dimensões, e tetraedros e/ou hexaedros em três dimensões. Malhas são utilizadas em diversas áreas, como geologia, geografia e cartografia, onde elas fornecem uma representação compacta dos dados do terreno; em computação gráfica, a grande maioria dos objetos são mapeados e imagens; e, em matemática aplicada e computação científica, são essenciais na solução numérica de equações diferenciais parciais, resultantes do modelamento de problemas físicos. Este trabalho concentra-se no desenvolvimento de um gerador de malhas voltadas para esta última aplicação, mas que podem, também, ser empregadas nas outras áreas. Mais especificamente, o interesse está na geração de malhas de triângulos não-estruturadas, através do processo de triangulação de Delaunay, para aplicações na solução de problemas de transferência de calor em superfícies planas tridimensionais. Devido à utilização do método CVFEM (Control Volume based Finite Element Method) para a modelagem numérica, um paralelo entre a Triangulação de Delaunay e Diagramas de Voronoi é delineado, apresentando suas propriedades e aplicaçõe .São estudados os métodos de geração de triangulações de Delaunay para superfícies planas de inversão de aresta, divide-and-conquer e incremental. A estrutura de dados utilizada é a triangular, e o método de refino para garantia de qualidade de malha é baseado no algoritmo de Ruppert. Restrições geométricas são tratadas de forma que a malha gerada obedeça as intersecções e conexões entre diversas superfícies. A contribuição fundamental do presente trabalho está na extensão de métodos de riangulação de Delaunay e de refino de malha bidimensionais para domínios 2,5 dimensionais compostos, isto é múltiplos planos interconectados no espaço tridimensional tratados simultaneamente. Otimização de ângulos internos, tamanho e forma dos elementos através da especificação de parâmetros, conferem ao gerador desenvolvido versatilidade e generalidade

Triangulating with high connectivity

We consider the problem of triangulating a given point set, using straight-line edges, so that the resulting graph is "highly connected." Since the resulting graph is planar, it can be at most 5-connected. Under the nondegeneracy assumption that no three points are collinear, we characterize the point sets with three vertices on the convex hull that admit 4-connected triangulations. More generally, we characterize the planar point sets that admit triangulations having neither chords nor noncomplex (i.e., nonfacial) triangles. We also show that any planar point set can be augmented with at most 2 extra points to admit a 4-connected triangulation. All our proofs are constructive, and the resulting triangulations can be constructed in 0(n log n) time. We conclude by stating several open problems