## Optimizing Crossings in Circular-Arc Drawings and Circular Layouts

### Kreuzungsoptimierung in Graphenzeichnungen mit Kreisbogen und in Kreiszeichnungen

Please always quote using this URN: urn:nbn:de:bvb:20-opus-245960
• A graph is an abstract network that represents a set of objects, called vertices, and relations between these objects, called edges. Graphs can model various networks. For example, a social network where the vertices correspond to users of the network and the edges represent relations between the users. To better see the structure of a graph it is helpful to visualize it. A standard visualization is a node-link diagram in the Euclidean plane. In such a representation the vertices are drawn as points in the plane and edges are drawn as JordanA graph is an abstract network that represents a set of objects, called vertices, and relations between these objects, called edges. Graphs can model various networks. For example, a social network where the vertices correspond to users of the network and the edges represent relations between the users. To better see the structure of a graph it is helpful to visualize it. A standard visualization is a node-link diagram in the Euclidean plane. In such a representation the vertices are drawn as points in the plane and edges are drawn as Jordan curves between every two vertices connected by an edge. Edge crossings decrease the readability of a drawing, therefore, Crossing Optimization is a fundamental problem in Computer Science. This book explores the research frontiers and introduces novel approaches in Crossing Optimization.
• A graph is an abstract network that represents a set of objects, called vertices, and relations between these objects, called edges. Graphs can model various networks. For example, a social network where the vertices correspond to users of the network and the edges represent relations between the users. To better see the structure of a graph it is helpful to visualize it. The research field of visualizing graphs is called Graph Drawing. A standard visualization is a node-link diagram in the Euclidean plane. In such a representation the verticesA graph is an abstract network that represents a set of objects, called vertices, and relations between these objects, called edges. Graphs can model various networks. For example, a social network where the vertices correspond to users of the network and the edges represent relations between the users. To better see the structure of a graph it is helpful to visualize it. The research field of visualizing graphs is called Graph Drawing. A standard visualization is a node-link diagram in the Euclidean plane. In such a representation the vertices are drawn as points in the plane and edges are drawn as Jordan curves between every two vertices connected by an edge. Edge crossings decrease the readability of a drawing, therefore, Crossing Optimization is a fundamental problem in Graph Drawing. Graphs that can be drawn with few crossings are called beyond-planar graphs. The topic that deals with definition and analysis of beyond-planar graphs is called Beyond Planarity and it is an important and relatively new research area in Graph Drawing. In general, beyond planar graphs posses drawings where edge crossings are restricted in some way. For example, the number of crossings may be bounded by a constant independent of the size of the graph. Crossings can also be restricted locally by, for example, restricting the number of crossings per edge, restricting the number of pairwise crossing edges, or bounding the crossing angle of two edges in the drawing from below. This PhD thesis defines and analyses beyond-planar graph classes that arise from such local restrictions on edge crossings.
• Ein Graph ist eine Datenstruktur bestehend aus einer Menge von Objekten (die Knoten genannt werden) und einer Menge von Beziehungen (die Kanten genannt werden) zwischen Paaren von Objekten. Graphen modellieren verschiedene Arten von Netzwerken. Um die Struktur eines Graphen zu verdeutlichen, ist es hilfreich den Graphen zu visualisieren. Das Forschungsgebiet der Visualisierung von Graphen heißt Graphenzeichnen. Eine klassische Visualisierungsmethode für Graphen sind sogenannte Node-Link-Diagramme. Bei dieser Darstellung werden die Knoten alsEin Graph ist eine Datenstruktur bestehend aus einer Menge von Objekten (die Knoten genannt werden) und einer Menge von Beziehungen (die Kanten genannt werden) zwischen Paaren von Objekten. Graphen modellieren verschiedene Arten von Netzwerken. Um die Struktur eines Graphen zu verdeutlichen, ist es hilfreich den Graphen zu visualisieren. Das Forschungsgebiet der Visualisierung von Graphen heißt Graphenzeichnen. Eine klassische Visualisierungsmethode für Graphen sind sogenannte Node-Link-Diagramme. Bei dieser Darstellung werden die Knoten als Punkte gezeichnet und für jedes Paar von Knoten, die im Graph benachbart sind, werden die entsprechenden Punkte durch eine Kurve verbunden. Bei solchen Darstellungen möchte man Kreuzungen zwischen Kanten vermeiden, weil Kreuzungen die Lesbarkeit einer Zeichnung verringern. Deswegen ist Kreuzungsminimierung ein fundamentales Thema im Graphenzeichnen. Graphen, die mit wenig Kreuzungen gezeichnet werden können, heißen beyond-planar. Das Thema, das sich mit Definition und Analyse von beyond-planaren Graphen beschäftigt, heißt Beyond Planarity und ist ein wichtiges, noch recht junges Forschungsgebiet im Graphenzeichnen. Generell gilt für beyond-planare Graphen, dass sie eine Zeichnung besitzen, bei der die Art der Kreuzungen irgendwie eingeschränkt ist; zum Beispiel, wenn die Anzahl der Kreuzungen durch eine Konstante beschränkt ist (unabhängig von der Größe des Graphen). Kreuzungen können auch lokal beschränkt werden, indem wir zum Beispiel höchstens eine konstante Anzahl von Kreuzungen pro Kante erlauben oder höchstens eine konstante Anzahl von sich paarweise kreuzenden Kanten erlauben. Kreuzungen können auch dadurch beschränkt werden, dass wir den Winkel, unter dem sich kreuzende Kanten schneiden, nach unten beschränken. Diese Dissertation beschäftigt sich mit Klassen von beyond-planaren Graphen, die durch solche lokalen Einschränkungen von Kreuzungen definiert sind.

Author: Myroslav KryvenORCiD urn:nbn:de:bvb:20-opus-245960 Doctoral Thesis Universität Würzburg, Fakultät für Mathematik und Informatik Fakultät für Mathematik und Informatik / Institut für Informatik Prof. Dr. Alexander WolffORCiD, Prof. Dr. André Schulz 2020/10/02 English 2022 978-3-95826-174-7 978-3-95826-175-4 viii, 129 https://doi.org/10.25972/WUP-978-3-95826-175-4 0 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke / 00 Informatik, Wissen, Systeme / 000 Informatik, Informationswissenschaft, allgemeine Werke Graphenzeichnen beyond planarity; circular layouts; circular-arc drawings; crossing minimization; graph drawing 2022/02/03 Parallel erschienen als Druckausgabe in Würzburg University Press, 978-3-95826-174-7, 28,90 Euro. CC BY-SA: Creative-Commons-Lizenz: Namensnennung, Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International