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  • Seminar: Praktische und theoretische Aspekte des Graphenzeichnens

    Umfang:

    5 ECTS

    Zeit & Ort:

    Themenvergabe online, wenn möglich Vorträge bei Blocktermin(en) Freitag Mittag/Nachmittag im Juli

    Voraussetzung:  

    Algorithmische Graphentheorie (mit Nachdruck empfohlen)

    Zielgruppe:

    Master Informatik (vorzugsweise), Bachelor Informatik

    Dozenten:

    Alexander Wolff und Johannes Zink

    Kooperationspartner:    

    Infosim (Würzburg) und denkbares (Würzburg)

    Aufgrund der aktuellen Situation in der Coronakrise erfolgt (mindestens) die Themenvergabe online. Wir listen hier alle Themen mit Folien zur Erklärung dieser Themen auf und Sie senden uns bitte bis Fr., 24.04.2020, 10:00 Uhr Ihre ersten drei Präferenzen sowie ihren Studiengang (BSc/MSc) und algorithmischen Vorkenntnisse (welche Vorlesungen haben Sie in der Algorithmik gehört?).
    Themen, die danach noch offen sind, können sie anschließend per Email noch nachbelegen.
    Für Fragen wenden Sie sich gerne jederzeit an uns per Email! Gerade wenn die persönlichen Kontaktmöglichkeiten eingeschränkt sind, ist es wichtig diese Kommunikationsmöglichkeiten zu nutzen.

    Bitte schreiben Sie sich schon vorher in diesen Wuecampus-Kurs ein, falls Sie am Seminar teilnehmen wollen.
    (Klicken Sie dazu im Kursraum ganz oben links auf das Feld mit den weißen Zahnrädern auf blauem Grund und wählen Sie dann "Mich in diesem Kurs einschreiben" aus.) 

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      Folien zum Ablauf und Erklärung der Themen File
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    • Überblick

      Wir beschäftigen uns mit verschiedenen Aspekten von Algorithmen zum Zeichnen von Graphen. Dabei sind sowohl praktische Anwendungsmöglichkeiten als auch theoretische Hintergründe interessant. In diesem Seminar stehen praktische Umsetzungsmöglichkeiten (z. B. aus dem Algorithm-Engineering) und deren Analyse mehr im Fokus als bei unserem Seminar Visualisierung von Graphen, das wir im Wintersemester anbieten.

      Das Seminar wird in Kooperation mit den zwei Würzburger IT-Unternehmen Infosim und denkbares durchgeführt, welche auch teilweise die Betreuung bestimmter Themen übernehmen und zu denen so auch ein Kontakt hergestellt und ein Einblick auch für etwaige spätere Tätigkeiten gewonnen werden kann.

      Themen

      Alle Teilnehmer und Teilnehmerinnen sollen durch die eigene Arbeit und das Hören der anderen Vorträge einen Überblick über praktische und theoretische Aspekte des Graphenzeichnens bekommen. Für jedes Thema geben wir einen Artikel bzw. ein Buchkapitel vor. Sie sollen aber auch noch selbst Literaturrecherche betreiben. Ein Ausgangspunkt dafür können beispielsweise die Referenzen in ihrem Artikel sein. Da wir das Seminar auch auf die aktuelle Forschung hin ausrichten wollen, sind insbesondere offene Fragen ein wichtiger Bestandteil der Themen. Wenn es das eigene Thema anbietet, so können und sollen auch selbst die untersuchten Konzepte einmal grob implementiert werden bzw. vorhandene Programme einmal ausprobiert werden. Dies kann dann als kleine Demonstration Teil des Abschlussvortrags gegen Ende des Semesters sein und möglicherweise als Grundlage für weitere Arbeiten dienen.

      Thema
      		Autoren
      		Artikel
      		Konf./Journal  Link  Bearbeitet Betreut
      		 Vortrag
      Graphen mit guter Winkelauflösung
      		Oswin Aichholzer, Matias Korman, Yoshio Okamoto, Irene Parada, Daniel Perz, André van Renssen, Birgit Vogtenhuber
      		 Graphs with large total angular resolution
      		 GD 2019
      		 https://arxiv.org/abs/1908.06504
      		   TG
      		  
      Symmetrien in Graphzeichnungen
      		 Felice De Luca, Stephen Kobourov, Helen Purchase
      		Perception of Symmetries in Drawings of Graphs GD 2018
      		https://arxiv.org/abs/1808.01031
      		 noch offen
      		    
      Ästhetikbewertung von Zeichnungen mittels neuronalen Netzen
      		 Moritz Klammler, Tamara Mchedlidze, Alexey Pak
      		 Aesthetic Discrimination of Graph Layouts
      		 J. Graph Algorithms Appl. 2019 http://jgaa.info/getPaper?id=501
      		  noch offen    
      Graphenzeichnen mit Zeitdimension (I)
      		 Manuel Borrazzo, Giordano Da Lozzo, Fabrizio Frati, Maurizio Patrignani Graph Stories in Small Area GD 2019
      		 https://arxiv.org/abs/1908.09318  noch offen    
      Graphenzeichnen mit Zeitdimension (II) Paolo Simonetto, Daniel Archambault, Stephen Kobourov Drawing Dynamic Graphs Without Timeslices
      		 GD 2017
      		 https://arxiv.org/abs/1709.00372  noch offen    
      Lagenbasiertes
      Graphenzeichnen mit quadratischem Programm
      		 Sven Mallach A Natural Quadratic Approach to the Generalized Graph Layering Problem
      		 GD 2019 https://arxiv.org/abs/1908.04104
      		  noch offen    
      Grundlegende
      Koordinatenzuweisung beim hierarchischen Graphenzeichnen
      		 Ulrik Brandes, Boris Köpf
      		 Fast and Simple Horizontal Coordinate Assignment
      		 GD 2001
      		 https://link.springer.com/chapter/10.1007/3-540-45848-4_3  noch offen    
      Koordinatenzuweisung beim hierarchischen Graphenzeichnen mittels Flussnetzwerk
      		 Michael Jünger, Petra Mutzel, Christiane Spisla A Flow Formulation for Horizontal Coordinate Assignment with Prescribed Width
      		 J. Graph Algorithms Appl. 2019
      		 http://jgaa.info/getPaper?id=500
      		  noch offen    
      Lagenzuweisung beim hierarchischen Graphenzeichnen
      		 Ulf Rüegg, Thorsten Ehlers, Miro Spönemann, Reinhard von Hanxleden
      		Generalized Layerings for Arbitrary and Fixed Drawing Areas
      		 J. Graph Algorithms Appl. 2017
      		 http://jgaa.info/getPaper?id=441  noch offen    
      Stressminimierung beim kräftebasierten Graphenzeichnen
      		Mark Ortmann, Mirza Klimenta, Ulrik Brandes A Sparse Stress Model
      		 J. Graph Algorithms Appl. 2017 http://jgaa.info/getPaper?id=440
      		  noch offen    
      Kräftebasierter Multilevel-Zeichenalgorithmus bei verteilter Berechnung
      		 Alessio Arleo, Walter Didimo, Giuseppe Liotta, Fabrizio Montecchiani
      		 A Distributed Multilevel Force-directed Algorithm
      		 IEEE Trans. Parallel Distrib. Syst. 2019
      		 https://arxiv.org/pdf/1608.08522.pdf
      und im vpn auch:
      https://ieeexplore.ieee.org/document/8462766
      		  noch offen    

      Topologieabhängiger Multilevel-Zeichenalgorithmus

      		 Daniel Archambault, Tamara Munzner, David Auber
      		 TopoLayout: Multilevel Graph Layout by Topological Features
      		IEEE TVCG 2007
      		 im vpn:
      https://ieeexplore.ieee.org/document/4069239
      		  noch offen    
      Biologische Diagramme automatisiert im Stil eines Stadtplans zeichnen
      		 Hsiang-Yun Wu, Martin Nöllenburg, Filipa L. Sousa, Ivan Viola
      		Metabopolis: scalable network layout for biological pathway diagrams in urban map style
      		 BMC BI 2019
      		 https://doi.org/10.1186/s12859-019-2779-4
      		 DH    

      Die Artikel können Sie über die Links herunterladen, die meisten auch außerhalb des Uninetzes. Anderenfalls wenden Sie sich an uns.

      Lernziele

      Die Teilnehmer und Teilnehmerinnen lernen, sich intensiv in ein abgegrenztes Thema aus dem Themengebiet einzuarbeiten, dieses didaktisch aufzubereiten und den anderen Kursteilnehmern in einem Vortrag zu vermitteln.

      Sie bekommen im Seminar einen Überblick über Techniken und Anwendungsfelder der Graphvisualisierung und vertiefen ihre Kenntnisse über das Modellieren und Lösen von Problemen mithilfe von Graphen und Graphalgorithmen. Dieses Thema eignet sich übrigens auch gut für Abschlussarbeiten.

      Außerdem sollen sie einen Eindruck von Forschung in der Informatik bekommen: vom Erkennen und Formulieren geeigneter Problemstellungen über das Entwickeln von Lösungsstrategien für diese Probleme bis zum Festhalten der Ergebnisse in einer wissenschaftlichen Arbeit.

      Module

      Unser Seminar richtet sich in erster Linie an Studenten und Studentinnen im Master Informatik, welche wir bei der Themenwahl evtl. bevorzugen werden.
      Darüber hinaus können aber auch interessierte Studenten und Studentinnen im Bachelor Informatik (oder ähnliches) daran teilnehmen.
      Bei erfolgreicher Teilnahme wird die Leistung als (benotetes) Seminar für den Bachelor- oder Masterstudiengang Informatik eingetragen. Bei großem Engagement über den Vortrag und die Ausarbeitung hinaus (siehe Ablauf), wäre auch eine Anrechnung als Praktikum denkbar.

  • Ablauf

    1. Auf dieser WueCampus-Seite werden wir einen Überblick über die Themen geben. Sehen Sie sich auch die beiliegenden Folien an, die die Themen erklären sollen. Wenn Sie dennoch Fragen zu einem Thema oder Organisatorischem haben, schreiben Sie uns eine Email!
    2. Senden Sie uns bitte bis Fr., 24.04.2020 Ihre ersten drei Präferenzen sowie ihren Studiengang (BSc/MSc) und algorithmischen Vorkenntnisse (welche Vorlesungen haben Sie in der Algorithmik gehört?) per Email. Wir versuchen Ihre Themenwünsche so gut wie möglich zu erfüllen. Wir werden Ihnen danach per Email mitteilen, welches Thema Sie erhalten haben und wer Sie betreuen wird. Das kann ein Mitarbeiter der Universität oder der Firmen Infosim oder denkbares sein. Wenn Sie hier Präferenzen haben, teilen Sie uns das bitte im Vorfeld mit, da wir die Betreuung themenabhängig zuweisen.
    3. Halten Sie am 08.05.2020 online einen Kurzvortrag über etwa 5 Minuten (ca. 3 Folien). Der Kurzvortrag ist unbenotet und für Sie als Übung gedacht – diese Semester auch, um einen Vortrag online zu halten. Für die meisten von uns eine neue Erfahrung. Außerdem soll der Kurzvortrag helfen, sich mit dem Thema auseinanderzusetzen und mögliche grundlegende Schwierigkeiten gleich zu Beginn aus dem Weg zu räumen.
    4. Sie setzen sich mit Ihrem Betreuer in Kontakt, um Ihr Thema zu besprechen und die Ausarbeitung vorzubereiten. Wenn zu dieser Zeit kein persönliches Treffen aufgrund der Einschränkungen der Coronakrise möglich ist, nutzen Sie gerne Streamingdienste für eine Online-Besprechung.
    5. Eine erste Version der schriftlichen Ausarbeitung soll bis 12.06.2020 dem Betreuer vorgelegt werden. Dieser gibt dann Feedback, das in die finale Version eingebracht werden soll. Die finale Version ist bis zum 22.06.2020 abzugeben.
    6. Die folgenden Treffen im Juli gegen Ende des Semesters sind als Blockveranstaltung für die eigentlichen Vorträge der Teilnehmer gedacht. Neben dem Vortrag bleibt auch Zeit zur Diskussion der Themen und daraus resultierender offener Fragen für mögliche weitere Forschung.
    7. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit weiter an den untersuchten und vorgestellten Themen zu arbeiten und zu forschen.
      Das kann im Rahmen einer Tätigkeit am Lehrstuhl für Informatik I sein, ggf. zusammen mit oder bei Infosim oder denkbares.

  • Termine

    Termin Thema Vortragende   
    24.04.2020 Deadline für Themenwünsche (per Email einreichen)
    08.05.2020
    		 Kurzvorträge (online)
    12.06.2020
    		Vorlage der vorläufigen Ausarbeitung beim Betreuer   
    		 
    22.06.2020
    		Abgabe der schriftlichen Ausarbeitung
    		 
    03.07.2020
    		Vorlage der vorläufigen Folien beim Betreuer
    10.07.2020 Blockvorträge

    17.07.2020 Blockvorträge (wenn nötig)

  • Ausarbeitungen

    Die Ausarbeitung zu ihrem Thema sollte etwa 10 Seiten (zuzüglich Titelseite) umfassen. Sie soll nicht nur den von uns vorgegebenen Artikel zusammenfassen, sondern auch darüber hinaus gehen. Zum einen eignet sich dafür das Material, das sie durch eigene Literaturrecherche gefunden haben. Zum anderen kann man hier auch auf interessante offene Fragen eingehen.

    Die Themen des Seminars sollen nicht für sich alleine stehen, sondern wurden bewusst aus einem bestimmten Gebiet gewählt. Nutzen Sie das in ihrer Ausarbeitung und zeigen Sie Verbindungen zu anderen Vortragsthemen des Seminars auf! Vielleicht können Sie dadurch auch neue Fragestellungen entwickeln, die für die weitere Forschung interessant sind.

    Die Ausarbeitungen sollen mit LaTeX erstellt werden. Wenn Sie noch keine Erfahrung mit LaTeX haben, könnte ein kostenloser LaTeX-Kurs im Rechenzentrum hilfreich sein.

  • Vorträge

    • Ihr Vortrag sollte voraussichtlich 25–30 Minuten dauern und auch nicht länger sein (45–50 Minuten bei zwei Personen mit einem Thema). Wichtig: Die Dauer wird von der Anzahl der Seminar-TeilnehmerInnen abhängen.
    • Wir empfehlen für die Erstellung der Folien das kostenlose Programm ipe (verfügbar für Linux, Windows, Mac).
      Im Vergleich zu Powerpoint erleichtert es die Mischung von Text und Bildern. Man kann mit ipe geometrisch konstruieren und LaTeX-Befehle verwenden.
    • Ihr Vortrag kann auch offene Probleme ansprechen und vorhandene Programme/Demonstratoren können gezeigt werden.
    • Die Folien ihres Vortrages stellen wir hier für alle Teilnehmer des Seminars zur Verfügung.