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Institut für Kartographie und GeoinformationProf. Dr. Lutz Plümer
Geoinformation IVorlesung 8
WS 2000/2001
Graphen
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Übersicht
• VRS Liniennetzplan der Bonner Innenstadt
• Kartogramm des Liniennetzplanes
• GraphenIsomorphe
• Graphen
• Vereinfachung von Netzwerken
• Definitionen
• Anwendungsbeispiel
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VRS Liniennetzplan der Bonner Innenstadt
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Kartogramm des Liniennetzplanes
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Graphen
Knoten
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Graphen
Gerichteter Graph
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Graphen
Nicht zusammenhängend
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Graphen
ZusammenhängendTrennende Kante (Isthmus)
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Graphen
Trennender Knoten
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Isomorphe Graphen
J
M
L
K
J
M
L
K J
M
L
K
A
B
CD
AB
C
DA
B
CD
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Graphisomorphie - Definition
• Zwei Graphen sind isomorph, wenn eine bijektive Abbildung existiert, die die Knoten-Kanten-Adjazenzen respektiert.
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Vereinfachung von Netzwerken
Beispiel: Eisenbahnnetz
Karte mit geographischen Koordinaten
Generalisieren von Verbindungen
Entfernung des Kontextes
Entzerren von Verbindungen
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Definitionen I
• Ein ungerichteter Graph G(V,E) ist eine Menge V von Knoten zusammen mit einer Menge E von Kanten. Eine Kante ist eine Menge (ungeordnetes Paar) von je 2 Knoten.
e = {x,y} x Vy V
• Wenn e = {x,y} dann sind x und e bzw. y und e inzident.
• Zwei Kanten {x,y} und {y,z} sind adjazent.
• Ein Pfad ({a1,a2},{a2,a3},{a3,a4}, ... ,{an-1,an}) von a1 nach an ist ein Folge von adjazenten Kanten.
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Definitionen II
• Ein Graph heißt zusammenhängend, wenn man zu jedem Paar von Knoten einen Pfad findet; sonst nicht zusammenhängend.
• Ein Pfad von a nach a heißt Zyklus.• Ein Graph heißt zyklenfrei, wenn er keine Zyklen
besitzt. Beispiel: Baum (zyklenfrei + zusammenhängend)
• Grad eines Knotens: Zahl der inzidenten KantenBeispiel: In Landkarten haben Knoten mindestens den Grad 2.
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Definitionen III
• Trennende Kante e eines zusammenhängenden Graphen G („Isthmus“): Entfernung von e würde G nicht zusammenhängend machen. Beispiel: Sylt + Hindenburg-Damm
• Trennender Knoten v eines zusammenhängenden Graphen G: Entfernung von v würde G nicht zusammenhängend machen.Beispiel: Attentat auf das World Trade Center in New York
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Definitionen IV
• Gerichtete Graphen unterscheiden sich von ungerichteten dadurch, daß die Kanten nicht Mengen (ungerichtet) sondern Paare (gerichtet) sind.
C
BA
zusammenhängend
C
BA
zusammenhängend
C
BA
nicht zusammenhängendkein Pfad von A nach B
A nach CC nach B
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Definitionen V
• Isomorphie zweier GraphenG = (V,E)G‘= (V‘,E‘)G G‘ gilt, wenn V V‘ es existieren bijektive
E E‘ (eineindeutige) Abbildungen
• Ebener Graph: – Jeder Knoten hat Koordinaten – Die (geraden) Kanten sind paarweise kreuzungsfrei
kein ebener Graph ebener Graph
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Anwendungsbeispiel
• Routenplanung für Autofahrer (Taxifahrer) in der Kölner Innenstadt und Umland auf Basis von Graphen– Ziel: UML-Diagramm– Frage: Reichen die heute diskutierten Begriffe für diesen
Zweck aus?Was fehlt?
– Szenario: Sylvester/Karneval, Kunde von Kneipe x in Krankenhaus y fahren.