JP2008262485A - Graphic diagram arrangement device and graphic diagram arrangement program - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、複数のノードと、これらのノード中、接続関係のあるノード間を結ぶ線として定義したアークとで構成されるグラフ図形を配置するグラフ図形配置装置およびグラフ図形配置プログラムに関するものである。 The present invention relates to a graph graphic arrangement apparatus and a graph graphic arrangement program for arranging a graph graphic composed of a plurality of nodes and an arc defined as a line connecting between the nodes having a connection relation among these nodes. .
階層性を顕示するようなグラフ図形配置法はこれまで多く研究され、アルゴリズムもいくつか提案されているが、非階層的なグラフ図形の配置に関する研究はほとんど行われておらず、ノードを大きさの無い点としたグラフ自動配置アルゴリズムが提案されているに過ぎない。例えば、非特許文献1では、ノード間に単純なバネの力を定義しノード間の理想的な距離をグラフ理論上の距離、即ちノード間の最短経路を構成するアークの数としたグラフ図形自動描画アルゴリズムが提案されているに過ぎなかった。
There have been many researches on graph graphic placement methods that reveal the hierarchical nature, and several algorithms have been proposed. However, there has been little research on non-hierarchical graph graphic placement, and the size of the nodes has been increased. There is only proposed an automatic graph placement algorithm with no points. For example, in
また、非階層的なグラフ図形の配置に関するアルゴリズムはいくつか提案されているが、例えば特許文献2に示されているように、全てのノードの位置を可変としたアルゴリズムが提案されているに過ぎなかった。
Some algorithms related to the arrangement of non-hierarchical graph figures have been proposed. For example, as shown in
このようなグラフ図形の非階層的配置アルゴリズムにより、ある決まった位置関係を持ったノードを含むグラフ図形を自動配置すると、そのノードの位置関係が考慮されずに配置されるため、ユーザにとって必ずしも分かり易いとはいえないという問題点があった。 If a graph figure containing a node with a certain positional relationship is automatically placed by such a non-hierarchical placement algorithm for the graphic figure, the placement is not considered for the user because it is placed without considering the positional relation of the node. There was a problem that it was not easy.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、非階層的なグラフ図形の自動配置を行った場合に、ユーザにとって分かり易い描画を行うことのできるグラフ図形配置装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and when a non-hierarchical graph graphic is automatically arranged, a graph graphic arrangement device capable of performing drawing that is easy for a user to understand is obtained. For the purpose.
この発明に係るグラフ図形配置装置は、複数のノードにおけるノード間の距離の設定目標値と、対応する実際のノード間距離との相関を表す関数の、全てのノードについての和を評価関数として定義し、評価関数の値が平面配置上で小さくなるようにノード配置の変更を逐次的に行う際に、予め指定されたノードについてはノード配置の変更を行わずにグラフ図形を配置するグラフ図形配置部を備えたものである。 The graph graphic arrangement device according to the present invention defines, as an evaluation function, a sum of all nodes of a function representing a correlation between a set target value of a distance between nodes in a plurality of nodes and a corresponding actual distance between nodes. When the node placement is sequentially changed so that the value of the evaluation function becomes smaller on the planar placement, the graph figure placement is performed without changing the node placement for the node specified in advance. It has a part.
この発明のグラフ図形配置装置は、ノード配置の変更を逐次的に行う際に、予め指定されたノードについてはノード配置の変更を行わずにグラフ図形を配置するようにしたので、ユーザにとって分かり易いグラフ図形の描画を行うことができる。 According to the graph graphic arrangement device of the present invention, when changing the node arrangement sequentially, the graphic figure is arranged without changing the node arrangement for the node designated in advance, so that it is easy for the user to understand. Graph figures can be drawn.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1によるグラフ図形配置装置を示す構成図である。
図において、グラフ図形配置装置はコンピュータで構成され、入力装置100、処理装置101、および出力装置107からなり、処理装置101は、管理部102、グラフ図形配置部103、グラフ図形編集部104、グラフ図形描画部105およびグラフデータ記憶部106を備えている。入力装置100は、キーボードやポインティングデバイス等の入力機器を備えた装置であり、処理装置101に対してグラフ図形の配置に関するコマンド入力やデータ入力を行うものである。出力装置107は、CRTや液晶ディスプレイといった表示装置やプリンタ等の出力機器を備えた装置であり、処理装置101から出力されたグラフ図形を出力するものである。尚、入力装置100側の機器と出力装置107側の機器とは、一つのCRTやキーボード、ハードディスク等を共有してもよく、入力データとグラフ図形の配置とをマルチウインドウ形式で表示することも自由である。
FIG. 1 is a block diagram showing a graph figure arrangement apparatus according to
In the figure, the graph / graphic arrangement device is configured by a computer and includes an
管理部102は、処理装置101全体の処理を管理するプロセッサ等からなる機能部である。例えば、管理部102は、入力装置100からの編集要求に従いグラフ図形編集部104へ処理を移し、グラフ図形の編集を行う。グラフ図形編集部104の処理が終了すると、その結果をグラフデータ記憶部106へ記憶させ、処理をグラフ図形描画部105へ移す、といった制御を行うよう構成されている。また、管理部102は、入力装置100からのグラフ図形自動配置要求があった場合は、これに従って、グラフ図形配置部103に処理を移し、グラフ図形の配置を決定させ、その結果をグラフデータ記憶部106に記憶させ、その後処理をグラフ図形描画部105へ移すよう制御を行う。
The
グラフ図形配置部103は、管理部102の命令に従い、グラフデータ記憶部106のデータを元にグラフの配置を自動的に見やすく再配置するよう構成されている。尚、この詳細については後述する。
グラフ図形編集部104は、管理部102の命令に従い、グラフ図形の編集を行う処理部である。その編集内容は、ノードの追加および削除および移動、アークの追加および削除などがあり、またグラフ図形の配置を適当なノードあるいは適当な座標を中心に拡大または縮小することも可能である。
The graph
The graph
グラフ図形描画部105は、管理部102の命令に従い、グラフデータ記憶部106のデータを元にグラフ図形を出力装置107に描画する機能部である。グラフデータ記憶部106は、グラフの構造と共に、各要素の大きさや位置などのデータを記憶する記憶部である。
The graph
尚、上記処理装置101における管理部102〜グラフ図形描画部105は、それぞれの機能に対応するソフトウェアと、これを実行するためのCPUやメモリ等のハードウェアから構成されている。
The
次に、グラフ図形配置部103で用いられているグラフ図形配置法について詳細を説明する。グラフ図形配置部103は、グラフ図形を自動的に見やすく配置する処理手段を備えている。本実施の形態ではグラフ図形の配置法として、予め決められたノード間の理想距離(ノード間の距離の設定目標値)にできるだけ実際のノード間の距離が近くなるようにグラフを配置するグラフ配置法を用いる。具体的には、グラフの各連結成分に対し平面上に配置するときのノード間の理想距離を決め、このノード間の理想距離と実際の距離との誤差の2乗に予め適切に定められた関数値を掛けたものの、全ノードの合計ができるだけ小さくなるような状態にノードを少しずつ動かしていくという配置法を用いる。但し、前処理としてグラフ中の多重枝、自己閉路は取り除き、後処理として前処理で取り除いた多重枝、自己閉路を復元してグラフ図形を描画する。
Next, details of the graph graphic arrangement method used in the graph
図2は、グラフ中の多重枝、自己閉路を取り除く処理を示すフローチャートであり、このフローチャートに沿ってグラフ中の多重枝、自己閉路を取り除く処理について説明する。
先ず、ステップST110では、多重枝の組、即ち、同じ二つのノードを両端とするアークの組を探す。探索の方法としては単純に二つの異なるアークを選ぶ全ての組についてその両端のノードを比較する。ステップST111では、同じ二つのノードを両端とするアークの組が見つかったかどうかを判断する。見つかった場合は処理をステップST112に移し、見つかったアークの組のどちらかのアークを取り除く。同じ二つのノードを両端とするアークの組が見つからない場合は処理をステップST113に移す。ステップST113では、自己閉路を作るアーク、即ち、両端が同じ一つのノードであるアークを探す。尚、探索の方法としては、全てのアークに対してその両端のノードを比較する。ステップST114では、両端が同じ一つのノードであるアークが見つかったかどうかを判断する。見つかった場合は、処理をステップST115に移し、そのアークを取り除く。見つからなかった場合は、処理を終了する。
FIG. 2 is a flowchart showing processing for removing multiple branches and self-cycles in a graph. Processing for removing multiple branches and self-cycles in a graph will be described with reference to this flowchart.
First, in step ST110, a set of multiple branches, that is, a set of arcs having both ends of the same two nodes is searched. The search method is simply to compare the nodes at both ends of all pairs that select two different arcs. In step ST111, it is determined whether or not a pair of arcs having both ends of the same two nodes is found. If found, the process moves to step ST112, and either arc of the found arc set is removed. If no arc pair having both ends of the same two nodes is found, the process proceeds to step ST113. In step ST113, an arc that forms a self-closing circuit, that is, an arc that is one node at both ends is searched. As a search method, the nodes at both ends of all arcs are compared. In step ST114, it is determined whether or not an arc having the same node at both ends has been found. If found, the process moves to step ST115 to remove the arc. If not found, the process ends.
尚、本実施の形態で用いる距離としてはユークリッド距離を用いるが、ハミング距離等の他の距離を用いても同様の議論ができる。また、グラフ図形の描画を行う座標系の次元は2次元でも3次元でもよく、一般にn次元でもよい(n=1,2,3,4,…)。
まず、アークaijの両端のノードi、j間のグラフ図形上の理想的な距離eijを、ノードiおよびノードjの状態によって
First, an ideal distance eij on the graph figure between the nodes i and j at both ends of the arc aij is determined by the states of the nodes i and j.
また、アークaijの理想的な距離を式(1)で定義されるeijの値とし、一つのアークで結ばれないような隣接しないノードm、n間の理想距離については、ノードm、n間のパスを構成するアークの理想距離の合計の長さとする。これにより、遠くのノードを不合理に接近させることを防止できる。 Also, the ideal distance of arc aij is the value of eij defined by equation (1), and the ideal distance between non-adjacent nodes m and n that are not connected by one arc is between nodes m and n. The total length of the ideal distances of the arcs constituting the path. This can prevent a distant node from approaching unreasonably.
次に、評価関数として、ノード間の理想距離と実際のノード間の距離との誤差の2乗に適当な関数値を掛けたものの合計Eを
先に述べたように、本実施の形態のグラフの非階層的自動配置法では、先ず、各ノード間の配置平面上の理想距離を目的に応じた定式によって決め、式(2)のEができるだけ小さくなるようにノードを少しずつ動かし、グラフの配置を求める。評価関数(式2)は、この図形配置法において、結果的に各ノード間に作用する相互作用を発生しているものである。ここでIijをノード間のグラフ理論上の距離とし、式(2)のf(eij)の代わりにf(Iij)またはf(eij、Iij)としてもよい。ノード間のグラフ理論上の距離とは、ノードi、j間を結ぶ最短経路上のアークの数である。このように、Eをできるだけ小さくするようなノードの配置を求める具体的な方法には各種の方法がある。例えば、最適化問題の解あるいは近似解を求める方法としてよく知られているシミュレーティッドアニーリング法を用いる場合の一例について説明する。 As described above, in the non-hierarchical automatic placement method of the graph of this embodiment, first, the ideal distance on the placement plane between each node is determined by a formula according to the purpose, and E in Equation (2) is Move the nodes little by little to get as small as possible to find the placement of the graph. The evaluation function (Equation 2) results in an interaction that acts between the nodes as a result in this graphic arrangement method. Here, Iij may be a graph theoretical distance between nodes, and may be f (Iij) or f (eij, Iij) instead of f (eij) in equation (2). The graph theoretical distance between nodes is the number of arcs on the shortest path connecting the nodes i and j. As described above, there are various methods for obtaining a node arrangement that makes E as small as possible. For example, an example of using a simulated annealing method, which is well known as a method for obtaining an optimization problem solution or approximate solution, will be described.
先ず、式(2)のEをノードiのみに対して計算した以下の式を定義する。
式(2)のf(eij)として適当な関数を定義することにより、ノードi、j間の理想距離が離れる程にEに占める誤差の相対的な大きさを小さくすることができる。これによりグラフ全体のバランスに配慮しつつ、局所的なバランスのとれたグラフの配置を行うことができる。本実施の形態ではf(eij)を
このような操作では、予め指定されたノードの位置関係は変更されないため、予め指定されたノードの位置関係を保ちつつ、バランスのとれたグラフ配置を得ることができる。
By defining an appropriate function as f (eij) in equation (2), the relative magnitude of the error in E can be reduced as the ideal distance between nodes i and j increases. As a result, it is possible to place a locally balanced graph while considering the balance of the entire graph. In this embodiment, f (eij) is
In such an operation, since the positional relationship between the nodes designated in advance is not changed, it is possible to obtain a balanced graph arrangement while maintaining the positional relationship between the nodes designated in advance.
次に、グラフ図形配置部103によるグラフ図形配置処理の詳細について説明する。
図3は、実施の形態1のグラフ図形配置部103によるグラフ図形配置の流れを示すフローチャートであり、この図3及び図1を用いて説明する。
先ず、グラフ図形配置部103は、グラフデータ記憶部106からグラフ図形のデータを取り出す(ステップST120)。続いて、グラフ図形配置部103は、グラフ図形中の連結成分毎にステップST121以降の処理を行う。ステップST121において、グラフ図形配置部103は、図2で示した流れでグラフ図形データから多重枝、自己閉路を探索して取り除く。
Next, details of the graph graphic arrangement processing by the graph
FIG. 3 is a flowchart showing a flow of graph graphic arrangement by the graph
First, the graph
グラフ図形配置部103は、ある連結成分についてステップST121の処理を実行すると、ループ用のカウンタであるcountの値を0に初期化する(ステップST122)。この後、グラフ図形配置部103は、例えば上記式(1)のような、算定式を用いて、各ノード間の理想距離を算出する(ステップST123)。
When executing the process of step ST121 for a certain connected component, the graph
各ノード間の理想距離を算出すると、グラフ図形配置部103は、例えば、上記の式(2)で定義される評価関数Eの値が予め設定した基準値より小さくなった、または、countの値が設定値より大きくなったかのいずれかの条件を満たすか否かにより、グラフ図形自動配置アルゴリズムの終了を判定する(ステップST124)。ここで、上記いずれかの条件を満たし、グラフ図形の配置が決定されたと判断される場合、グラフ図形配置部103は、配置決定したグラフ図形データを、取り除いた多重枝、自己閉路を復元したグラフデータとしてグラフデータ記憶部106へ記憶する(ステップST125)。
When the ideal distance between the nodes is calculated, the graph
図4は、グラフデータ記憶部106に記憶されるデータの説明図である。
グラフデータ記憶部106に記憶されるデータは、例えば、ノードに関しては、図中の(a)のように、{ノード番号、x座標、y座標、半径、移動フラグ}の組が記憶され、アークに関しては、図中の(b)のように、{アーク番号、始点ノード番号、終点ノード番号}の組が記憶される。
FIG. 4 is an explanatory diagram of data stored in the graph
The data stored in the graph
一方、上記条件のいずれも満たさない場合、グラフ図形配置部103は、countの値を1だけ増やし(ステップST126)、上記式(2)による評価関数Eの値が小さくなるようにノードの位置を変更する。但し、予め指定されたノード同士の位置関係を保ちたいノードは、上記の移動フラグにより判定し、移動フラグがOFFのノードについては位置の変更からは除外する(ステップST127)。
On the other hand, if none of the above conditions is satisfied, the graph
また、グラフ図形配置部103は、配置を決定したグラフ図形を逐次描画するか否かを設定する逐次描画フラグを有し、この逐次描画フラグがオンかオフであるかによって、ステップST127においてノードを移動したグラフ図形を逐次描画するか否かが判断される(ステップST128)。ステップST128において逐次描画フラグがオンであれば、グラフ図形配置部103は、countの値が描画条件を満たすかを判断する(ステップST129)。例えば、countの値によるループを何回行う毎にグラフ図形を描画するのかを示す値Cを、逐次描画する割合を決める値として予め設定する。グラフ図形配置部103は、countの値がCで割り切れた場合、描画条件を満たすと判断して、ステップST130における描画処理に移行する。また、countの値がCで割り切れなければ、描画条件を満たさないと判断して、ステップST124の処理に戻る。
Further, the graph
グラフ図形配置部103は、ステップST129で描画条件を満たしていると判断された場合、ステップST124〜ステップST125と進んで、ステップST127でノードの位置が変更されたグラフ図形のデータをグラフデータ記憶部106に記憶する。同時に、管理部102は、このグラフ図形データをグラフ図形描画部105に出力する。これにより、グラフ図形描画部105は、出力装置107を構成するLCD等の表示装置において、現在表示されているグラフ図形を消去し、代わりにステップST127でノードの位置が変更されたグラフ図形を表示する。このようにすることで、グラフ図形の自動配置処理によるグラフ図形の変化を適切な進度で連続的に表示することができる。
If it is determined in step ST129 that the drawing conditions are satisfied, the graph
次にグラフ図形の編集処理について説明する。
図5は、実施の形態1のグラフ図形配置装置によるグラフ図形編集処理の流れを示すフローチャートであり、この図及び図1を用いて説明する。
グラフ図形の編集にあたり、処理装置101は、先ず、入力装置100を構成するマウス等のポインティングデバイスによってグラフ図形編集に関するコマンド又はデータの入力待ち状態にある(ステップST140)。ここで、入力装置100を用いてコマンド又はデータが入力されると、グラフ図形配置部103を介して管理部102に出力される。
Next, the graph graphic editing process will be described.
FIG. 5 is a flowchart showing the flow of the graph graphic editing process by the graph graphic arrangement apparatus according to the first embodiment, which will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
In editing a graph figure, the
管理部102では、入力されたコマンド又はデータがグラフ図形の編集に関するものであるか否かを判定する(ステップST141)。ここで、グラフ図形の編集に関するものでないと判定されると、ステップST142の処理に移行し、グラフ図形の編集に関するものであれば、ステップST144の処理に移行する。
The
ステップST142において、管理部102は、入力されたコマンド又はデータがグラフ図形の自動描画処理に関するものであるか否かを判定する。ここで、グラフ図形の自動描画に関するものでないと判定されると、ステップST143の処理に移行し、グラフ図形の自動描画に関するものであれば、ステップST145の処理に移行する。
In step ST142, the
ステップST143では、管理部102が、入力されたコマンドが処理の終了コマンドであるか否かを判定し、終了コマンドであれば処理を終了する。また、終了コマンドでなければ、グラフ図形の編集処理及びグラフ図形の自動描画処理以外の他の処理に関するコマンド又はデータであると判定してその処理を実行し(ステップST146)、その後ステップST140に戻ってコマンド又はデータの入力待ち状態になる。
In step ST143, the
管理部102は、ステップST141で、入力されたコマンド又はデータがグラフ図形の編集に関するものであると判定すると、このコマンド又はデータをグラフ図形編集部104に出力する。グラフ図形編集部104は、管理部102から入力されたコマンド又はデータに従い、グラフ図形の編集処理を実行する(ステップST144)。編集内容としては、ノードの移動、削除及び拡大縮小、アークの追加及び削除等があり、グラフ図形の配置を適当なノードあるいは適当な座標を中心に拡大又は縮小することもできる。また、ノードの位置関係を保ちたいノードには、それを示すフラグを設定することもできる。
If the
また、管理部102は、ステップST142で、入力されたコマンド又はデータがグラフ図形の自動描画処理に関するものであると判定すると、このコマンド又はデータをグラフ図形配置部103に出力する。グラフ図形配置部103では、管理部102から入力されたコマンド又はデータに従って、図3に示したような流れでグラフ図形の配置処理を実行し、配置決定されたグラフ図形のデータをグラフデータ記憶部106に記憶する。この後、グラフ図形描画部105は、自動描画すべきグラフ図形データをグラフデータ記憶部106から読み出して、出力装置107の表示装置に表示する(ステップST145)。
If the
図6および図7は、自動描画例を比較して示す説明図である。
図6の例は、ノード同士の位置関係を保ちたいノードとそれ以外のノードの区別なく、従来の非階層的なグラフ図形自動描画方法により、描画を行った例であり、ノードに対するアークの入出力関係がわかりにくいものとなっている。
これに対して、本実施の形態1によるグラフ図形配置方法では、ノード間の位置関係を保ちたいノード同士の位置関係を変更することなく、グラフ図形を自動配置する。
図7は、図6のグラフ図形を本実施の形態1によって自動配置したものである。左端と、右端のハッチングで示すノードは、ユーザがノード同士の位置関係を保つように指定したノードである。図7は、左端と右端のハッチングで示すノードの位置関係が保たれているために、アークの入出力関係が図6の場合と比較して格段に分かり易い描画となっている。
6 and 7 are explanatory diagrams showing comparisons of automatic drawing examples.
The example of FIG. 6 is an example in which drawing is performed by a conventional non-hierarchical graph drawing automatic drawing method without distinguishing between nodes that want to maintain the positional relationship between nodes and other nodes. The output relationship is difficult to understand.
On the other hand, in the graph graphic arrangement method according to the first embodiment, the graph graphic is automatically arranged without changing the positional relationship between nodes for which the positional relationship between the nodes is to be maintained.
FIG. 7 is a diagram in which the graph figure of FIG. 6 is automatically arranged according to the first embodiment. Nodes indicated by hatching at the left end and the right end are nodes designated by the user so as to maintain the positional relationship between the nodes. In FIG. 7, since the positional relationship between the nodes indicated by the left and right hatching is maintained, the input / output relationship of the arc is much easier to understand than in the case of FIG.
以上のように、実施の形態1のグラフ図形配置装置によれば、複数のノードと、これらのノード中、接続関係のあるノード間を結ぶ線として定義したアークとで構成されるグラフ図形をデータとして記憶するグラフデータ記憶部と、複数のノードにおけるノード間の距離の設定目標値と、対応する実際のノード間距離との相関を表す関数の、全てのノードについての和を評価関数として定義し、評価関数の値が平面配置上で小さくなるようにノード配置の変更を逐次的に行う際に、予め指定されたノードについてはノード配置の変更を行わずにグラフ図形を配置するグラフ図形配置部とを備えたので、予め指定したノードについてはその位置関係を保ちつつグラフ図形を配置することができ、ユーザにとって分かり易いグラフ図形の描画を行うことができる。 As described above, according to the graph graphic arrangement device of the first embodiment, a graph graphic composed of a plurality of nodes and an arc defined as a line connecting the nodes having connection relation among these nodes is data. As the evaluation function, the sum of all the nodes representing the correlation between the graph data storage unit to be stored, the set target value of the distance between nodes in a plurality of nodes, and the corresponding actual distance between nodes is defined as an evaluation function. , A graph figure placement unit that places graph figures without changing the node placement for nodes that have been specified in advance when the node placement is sequentially changed so that the value of the evaluation function becomes smaller on the planar placement The graph figure can be placed while maintaining the positional relationship for the node specified in advance, and the graph figure can be drawn easily for the user. It is possible.
また、実施の形態1のグラフ図形配置プログラムによれば、コンピュータを、複数のノードと、これらのノード中、接続関係のあるノード間を結ぶ線として定義したアークとで構成されるグラフ図形をデータとして記憶するグラフデータ記憶部のデータを用いて、複数のノードにおけるノード間の距離の設定目標値と、対応する実際のノード間距離との相関を表す関数の、全てのノードについての和を評価関数として定義し、評価関数の値が平面配置上で小さくなるようにノード配置の変更を逐次的に行う際に、予め指定されたノードについてはノード配置の変更を行わずにグラフ図形を配置するグラフ図形配置部として機能させるようにしたので、コンピュータ上に、予め指定したノードについてはその位置関係を保ちつつグラフ図形を配置することができ、ユーザにとって分かり易いグラフ図形の描画を行うことができるグラフ図形配置装置を実現することができる。 In addition, according to the graph graphic arrangement program of the first embodiment, a graph graphic including a plurality of nodes and an arc defined as a line connecting the nodes having connection relation among these nodes is stored as data. Using the data in the graph data storage section stored as, evaluate the sum of all the nodes of the function that represents the correlation between the set target value of the distance between the nodes and the corresponding actual distance between the nodes. Define a function and place a graph figure without changing the node arrangement for the nodes specified in advance when changing the node arrangement sequentially so that the value of the evaluation function becomes smaller on the plane arrangement Since it was made to function as a graph figure placement unit, graph figures were placed on the computer while maintaining the positional relationship of the nodes specified in advance. It can be, it is possible to realize the graph figure placement apparatus capable of drawing intelligible graph figure for the user.
実施の形態2.
本実施の形態2では、ノード間の距離の設定目標値と、対応する実際のノード間距離との差に基づいてノード間に働く力を定義し、図形配置の対象となるノード間に働く力が平面配置上で平衡になるようにノード配置を逐次的に変更するものである。
実施の形態2によるグラフ図形配置装置において、基本的な構成は実施の形態1と同様であるが、グラフ図形配置部103によりノード間に働く力を配置位置の評価関数としてグラフ図形の配置処理がなされる点が異なっている。即ち、実施の形態2におけるグラフ図形配置部103は、ノード間に働く力を求める場合、ノード間の距離の設定目標値と対応する実際のノード間距離との相関を表す関数と、予め指定されたノード配置の変更を行わないノードと一つまたは複数のアークを介して接続される他のノードとの間にこれらノード間の最短パスを構成するアークの数と相関を持つ重み付け関数とを用いるよう構成されている。その他の構成は実施の形態1と同様であるため、これらの説明は省略し、以下、図1を援用して説明する。
In the second embodiment, the force acting between nodes is defined based on the difference between the set target value of the distance between nodes and the corresponding actual distance between nodes, and the force acting between the nodes to be placed in the graphic layout. The node arrangement is sequentially changed so that is balanced on the plane arrangement.
The basic configuration of the graph graphic arrangement apparatus according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment, but the graphic graphic arrangement processing is performed by using the force acting between the nodes by the graph
グラフ図形配置部103は、上記実施の形態1と同様に、グラフ図形を自動的に見やすく配置する処理手段を備えている。本実施の形態2によるグラフ図形配置部103には、ノード間に働く力が定義されており、ノード間に働く力ができるだけ平衡する状態としてグラフ図形の配置を求める。
Similar to the first embodiment, the graph
一方、実施の形態2のグラフ図形配置部103では、アークaijの両端のノードi、j間のグラフ図形上の理想的な距離eijを下記式(5)のように定義する。但し、下記式(5)において、αはノード間の長さの基準となるスケーリング定数である。Niはノードiに隣接するノードの集合である。Rmはノードmの半径であり、m⊂Ni又はm⊂Njである。右辺の第1項を2で割っているのは、ノードiとノードjに関して平均をとるという意味合いである。Pはノード間の理想距離をある値以下にするための定数である。
尚、本発明は、ノードi、j間の理想的な距離を上記式(5)で求める場合に限定されるものではなく、目的に応じて自由に設定することができる。
On the other hand, in the graph
Note that the present invention is not limited to the case where the ideal distance between the nodes i and j is obtained by the above equation (5), and can be freely set according to the purpose.
また、上記式(5)で定義される理想距離eijをアークaijの理想的な長さとし、一つのアークで結ばれない、隣接しないノードm、n間の理想距離は、ノードm、n間のパスを構成するアークの理想距離の合計の長さとして定義する。これにより、グラフ図形の配置において、遠方に配置すべきノードを不合理に接近させることを防ぐことができる。 The ideal distance eij defined by the above equation (5) is the ideal length of the arc aij, and the ideal distance between the nodes m and n that are not connected by one arc is the distance between the nodes m and n. It is defined as the total length of the ideal distance of the arcs that make up the path. Thereby, in arrangement | positioning of a graph figure, it can prevent making the node which should be arrange | positioned far away approach unreasonably.
本実施の形態2によるグラフ配置アルゴリズムが設定されたグラフ図形配置部103では、ノード間に働く力が平面配置上で平衡になるようにノード配置を逐次的に変更する際、予め指定されたノード同士の位置関係を保ちたいノードについては、配置を変更しないため、予め指定したノード同士の位置関係を保ちながら、ノード間の理想的な距離の定義に従い、ノード間の距離をグラフ図形の構造によって決定することができる。
In the graph
更に、グラフ図形配置部103には、評価関数として、ノードi、j間の理想距離eijと実際のノードi、j間の距離dijとの差(ノード間の距離の設定目標値と対応する実際のノード間の距離との相関を表す関数)に適当な関数値f(Iij)と重み付け関数gを掛けた関数が、ノードi、j間に働く力Fijとして下記式(6)のように定義されている。但し、下記式(6)において、f(Iij)は常に正の値をとる適当な関数であり、評価関数Fijの値に対するノードi、j間の理想距離eijと実際のノードi、j間の距離dijとの相関の寄与率に相当する。また、gも正の値をとる重み付け関数である。Iijはノードi、j間のグラフ理論上の距離である。eijはノードi、j間のグラフ図形上の理想距離、dijはグラフ図形上のノードi、j間の実際の距離である。
Fij=f(Iij)・g・(dij−eij) (6)
また、上記式(6)の右辺の第3項である(dij−eij)は、ノードi、j間の距離がノードi、j間の理想距離よりも小さい場合に負の値をとり、ノードi、j間の距離がノードi、j間の理想距離よりも大きい場合に正の値をとる。ここで、関数f>0、g>0なので、上記式(6)で定義される力はノードi、j間の距離がノードi、j間の理想距離よりも小さい場合に斥力となり、ノードi、j間の距離がノードi、j間の理想距離よりも大きいときには引力となる。
Further, the graph
Fij = f (Iij) .g. (Dij-eij) (6)
The third term (dij−eij) on the right side of the above equation (6) takes a negative value when the distance between the nodes i and j is smaller than the ideal distance between the nodes i and j. A positive value is taken when the distance between i and j is greater than the ideal distance between nodes i and j. Here, since the functions f> 0 and g> 0, the force defined by the above equation (6) becomes a repulsive force when the distance between the nodes i and j is smaller than the ideal distance between the nodes i and j, and the node i , J is an attractive force when it is larger than the ideal distance between nodes i and j.
尚、上述の説明では、関数f(Iij)として常に正の値をとる適当な関数を選択したが、非常に小さな範囲で負の値をとるような関数でもよい。
また、グラフ図形配置部103には、ノード間のグラフ理論上の距離を表す関数f(Iij)が下記式(7)のように定義される。ここで、K1は適当な正の定数である。
In the graph
式(6)において、関数gは、ノードi間と、予め指定されたノード同士の位置関係を保ちたいノードとのグラフ理論上の距離に関する関数となる。具体的には、ノードiとノードjを結ぶ最短パスに含まれる予め指定されたノード同士の位置関係を保ちたいノードがn個含まれており、そのノードをm1、m2、…、mnとしたとき、
これにより、予め指定されたノード同士の位置関係を保ちたいノードに近接するノードには、より大きな力が働くことになり、ノード同士の位置関係を保つことによるゆがみを生じにくくしている。
In Expression (6), the function g is a function related to the distance in the graph theory between the nodes i and the nodes that are desired to maintain the positional relationship between the nodes designated in advance. Specifically, n nodes that are desired to maintain the positional relationship between the nodes designated in advance in the shortest path connecting the node i and the node j are included, and the nodes are m 1 , m 2 ,. n
As a result, a greater force is applied to a node adjacent to a node whose positional relationship between nodes that have been designated in advance is desired, and distortion due to maintaining the positional relationship between nodes is less likely to occur.
尚、本発明は、ノード間の力の定義として、上記式(6)、(7)、(8)に限るものではなく、ノードiと、予め指定されたノード同士の位置関係を保ちたいノードのグラフ理論上の距離が増加するにつれて、その大きさが適切な程度で小さくなるような(減少傾向にあるような)重み付け関数を含む関数であればよい。上述したように、本実施の形態2のグラフ図形配置法では、上記式(6)で定義されるノード間に働く力が平衡状態になるようにノードの配置を逐次的に変えていく。 Note that the present invention is not limited to the above formulas (6), (7), and (8) as the definition of the force between the nodes, and the node i and the node that is desired to maintain the positional relationship between the nodes designated in advance. As long as the distance in the graph theory increases, it may be a function including a weighting function whose magnitude decreases (approaching a decreasing tendency) to an appropriate degree. As described above, in the graph graphic arrangement method of the second embodiment, the arrangement of nodes is sequentially changed so that the forces acting between the nodes defined by the above equation (6) are in an equilibrium state.
次に、グラフ図形配置部103によるグラフ図形の配置処理について説明する。
図8は、実施の形態2のグラフ図形配置部103によるグラフ図形配置の流れを示すフローチャートであり、この図8及び図1を用いて説明する。
先ず、グラフ図形配置部103は、グラフデータ記憶部106からグラフ図形のデータを取り出す(ステップST120)。続いて、グラフ図形配置部103は、グラフ図形中の連結成分毎にステップST121以降の処理を行う。ステップST121において、グラフ図形配置部103は、上記実施の形態1で図2を用いて説明した流れでグラフ図形データから多重枝、自己閉路を探索して取り除く。
Next, graph graphic placement processing by the graph
FIG. 8 is a flowchart showing a flow of graph graphic arrangement by the graph
First, the graph
次に、グラフ図形配置部103は、ある連結成分についてステップST121の処理を実行すると、ループ用のカウンタであるcountの値を0に初期化する(ステップST122)。この後、グラフ図形配置部103は、例えば上記式(5)のような一つのアークで結ばれるノード間の理想的な距離をノードの状態によって決定する関数の算定式を用いて、各ノード間の理想距離を算出する(ステップST123)。
Next, when executing the process of step ST121 for a certain connected component, the graph
各ノード間の理想距離を算出すると、グラフ図形配置部103は、例えば上記式(6)で定義されるノードi、j間に働く力Fijの値が予め設定した基準値より小さくなった、又は、countの値が設定値より大きくなったかのいずれかの条件を満たすか否かにより、グラフ図形自動配置アルゴリズムの終了を判定する(ステップST124)。ここで、上記いずれかの条件を満たし、グラフ図形の配置が決定されたと判断される場合、グラフ図形配置部103は、配置決定したグラフ図形データをグラフデータ記憶部106へ記憶する(ステップST125)。グラフデータ記憶部に記憶されるデータは、実施の形態1と同様、ノードに関しては図4の(a)に示すように、{ノード番号、x座標、y座標、半径、移動フラグ}の組が記憶され、アークに関しては図4の(b)に示すように、{アーク番号、始点ノード番号、終点ノード番号}の組が記憶される。
When the ideal distance between the nodes is calculated, the graph
一方、上記条件のいずれも満たさない場合、グラフ図形配置部103は、countの値を1だけ増やし(ステップST126)、上記式(6)による評価関数Fの値が小さくなるようにノードの位置を変更する(ステップST200)。但し、予め指定されたノード同士の位置関係を保ちたいノードは、上記の移動フラグにより判定し、位置の変更からは除外する。
On the other hand, when none of the above conditions is satisfied, the graph
また、グラフ図形配置部103は、配置を決定したグラフ図形を逐次描画するか否かを設定する逐次描画フラグを有し、この逐次描画フラグがオンかオフであるかによって、ステップST127においてノードを移動したグラフ図形を逐次描画するか否かが判断される(ステップST128)。このステップST128において逐次描画フラグがオンであれば、グラフ図形配置部103は、countの値が描画条件を満たすかを判断する(ステップST129)。例えば、countの値によるループを何回行う毎にグラフ図形を描画するのかを示す値Cを、逐次描画する割合を決める値として予め設定する。グラフ図形配置部103は、countの値がCで割り切れた場合、描画条件を満たすと判断して、ステップST130における描画処理に移行する。また、countの値がCで割り切れなければ、描画条件を満たさないと判断して、ステップST124の処理に戻る。
Further, the graph
グラフ図形配置部103は、ステップST129で描画条件を満たしていると判断された場合、ステップST200でノードの位置が変更されたグラフ図形のデータをグラフデータ記憶部106に記憶する。同時に、管理部102は、このグラフ図形データをグラフ図形描画部105に出力する。これにより、グラフ図形描画部105は、出力装置107を構成するLCD等の表示装置において、現在表示されているグラフ図形を消去し、代わりにステップST200でノードの位置が変更されたグラフ図形を表示する。このようにすることで、グラフ図形の自動配置処理によるグラフ図形の変化を適切な進度で連続的に表示することができる。
When it is determined in step ST129 that the drawing conditions are satisfied, the graph
図9および図10は、自動描画例を比較して示す説明図である。
図9の例は、ノード同士の位置関係を保ちたいノードとそれ以外のノードの区別なく、従来の非階層的なグラフ図形自動描画方法により、描画を行った例であり、ノードに対するアークの入出力関係が分かりにくいものとなっている。
これに対して、本実施の形態2によるグラフ図形配置方法では、ノード間の位置関係を保ちたいノード同士の位置関係を変更することなく、グラフ図形を自動配置する。図10は、図9のグラフ図形を本実施の形態2によって自動配置したものである。左端と、右端のハッチングで示すノードは、ユーザがノード同士の位置関係を保つように指定したノードである。図10は、左端と右端のハッチングで示すノードの位置関係が保たれているために、アークの入出力関係が図9と比較して格段に分かり易い描画となっている。また、本実施例の形態2の効果として、ノード同士の位置関係を保つように指定したノードに比較的多くのアークが接続する場合でも見やすい描画を得ることができている。
9 and 10 are explanatory diagrams showing comparisons of automatic drawing examples.
The example of FIG. 9 is an example in which drawing is performed by a conventional non-hierarchical graph drawing automatic drawing method without distinguishing between nodes that want to maintain the positional relationship between nodes and other nodes. The output relationship is difficult to understand.
On the other hand, in the graph graphic arrangement method according to the second embodiment, the graph graphic is automatically arranged without changing the positional relationship between nodes for which the positional relationship between the nodes is to be maintained. FIG. 10 is a diagram in which the graph of FIG. 9 is automatically arranged according to the second embodiment. Nodes indicated by hatching at the left end and the right end are nodes designated by the user so as to maintain the positional relationship between the nodes. In FIG. 10, since the positional relationship of the nodes indicated by hatching at the left end and the right end is maintained, the input / output relationship of the arc is much easier to understand than FIG. In addition, as an effect of the second embodiment of the present embodiment, it is possible to obtain an easy-to-see drawing even when a relatively large number of arcs are connected to nodes designated to maintain the positional relationship between the nodes.
以上のように、実施の形態2のグラフ図形配置装置によれば、グラフ図形配置部は、ノード間の距離の設定目標値と、対応する実際のノード間距離との差に基づいてノード間に働く力を定義し、図形配置の対象となるノード間に働く力が平面配置上でバランスするようにノード配置の変更を逐次的に行うと共に、ノード間に働く力を求める場合、ノード間の距離の設定目標値と対応する実際のノード間距離との相関を表す関数と、予め指定されたノード配置の変更を行わないノードと一つまたは複数のアークを介して接続される他のノードとの間にこれらノード間の最短パスを構成するアークの数と相関を持つ重み付け関数とを用いるようにしたので、グラフ図形構造の特徴に応じてグラフ図形を配置することができ、見やすいグラフ図形を得ることができる。 As described above, according to the graph graphic arrangement device of the second embodiment, the graph graphic arrangement unit determines that the distance between nodes is based on the difference between the set target value of the distance between nodes and the corresponding actual distance between nodes. When defining the working force and sequentially changing the node placement so that the force acting between the nodes subject to graphic placement is balanced on the planar placement, and obtaining the working force between the nodes, the distance between the nodes Between a function that expresses the correlation between the set target value and the corresponding inter-node distance and a node that does not change the pre-designated node arrangement and other nodes that are connected via one or more arcs. Since the number of arcs forming the shortest path between these nodes and a weighting function that correlates are used, the graph figure can be arranged according to the characteristics of the graph figure structure, Rukoto can.
また、実施の形態2のグラフ図形配置装置によれば、重み付け関数は、予め指定されたノード配置の変更を行わないノードと、一つまたは複数のアークを介して接続される他のノード間の最短パスを構成するアークの数に関する減少の傾向のある関数としたので、グラフ図形全体でのノード間に働く力の平衡に配慮しつつ、予め指定されたノード同士の位置関係を保ちたいノードの局所的なノード間に働く力が平衡なグラフ図形配置を行うことができる。 Further, according to the graph graphic arrangement device of the second embodiment, the weighting function is used between a node that does not change a predetermined node arrangement and another node that is connected via one or a plurality of arcs. Since the function tends to decrease with respect to the number of arcs that make up the shortest path, it is necessary to maintain the positional relationship between nodes specified in advance while considering the balance of forces acting between nodes in the entire graph figure. It is possible to perform graph graphic arrangement in which forces acting between local nodes are balanced.
また、実施の形態2のグラフ図形配置プログラムによれば、コンピュータを、ノード間の距離の設定目標値と、対応する実際のノード間距離との差に基づいてノード間に働く力を定義し、図形配置の対象となるノード間に働く力が平面配置上でバランスするようにノード配置の変更を逐次的に行うと共に、ノード間に働く力を求める場合、ノード間の距離の設定目標値と対応する実際のノード間距離との相関を表す関数と、予め指定されたノード配置の変更を行わないノードと一つまたは複数のアークを介して接続される他のノードとの間にこれらノード間の最短パスを構成するアークの数と相関を持つ重み付け関数とを用いるグラフ図形配置部として機能させるようにしたので、コンピュータ上に、グラフ図形構造の特徴に応じてグラフ図形を配置することができ、見やすいグラフ図形を得ることができるグラフ図形配置装置を実現することができる。 Further, according to the graph graphic arrangement program of the second embodiment, the computer defines the force acting between the nodes based on the difference between the set target value of the distance between the nodes and the corresponding actual distance between the nodes, When changing the node placement sequentially so that the force acting between the nodes that are the objects of graphic placement is balanced on the plane placement, and when obtaining the force acting between the nodes, it corresponds to the target value set for the distance between the nodes Between a node that does not change the node arrangement specified in advance and another node that is connected via one or more arcs. Since it was made to function as a graph figure arrangement unit using the number of arcs constituting the shortest path and a weighting function having a correlation, the graph figure on the computer according to the characteristics of the graph figure structure Can be arranged, it is possible to realize a graph figure placement device capable of obtaining a legible graph figure.
また、実施の形態2のグラフ図形配置プログラムによれば、重み付け関数は、予め指定されたノード配置の変更を行わないノードと、一つまたは複数のアークを介して接続される他のノード間の最短パスを構成するアークの数に関する減少の傾向のある関数としたので、コンピュータ上に、グラフ図形全体でのノード間に働く力の平衡に配慮しつつ、予め指定されたノード同士の位置関係を保ちたいノードの局所的なノード間に働く力が平衡なグラフ図形配置を行えるグラフ図形配置装置を実現することができる。 In addition, according to the graph graphic arrangement program of the second embodiment, the weighting function is used between a node that does not change a predetermined node arrangement and another node that is connected via one or more arcs. Since it is a function that tends to decrease with respect to the number of arcs that make up the shortest path, the positional relationship between the nodes specified in advance is considered on the computer while considering the balance of forces acting between the nodes in the entire graph figure. It is possible to realize a graph graphic arrangement device that can perform graph graphic arrangement in which forces acting between local nodes of nodes to be maintained are balanced.
100 入力装置、101 処理装置、102 管理部、103 グラフ図形配置部、104 グラフ図形編集部、105 グラフ図形描画部、106 グラフデータ記憶部、107 出力装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記複数のノードにおけるノード間の距離の設定目標値と、対応する実際のノード間距離との相関を表す関数の、全てのノードについての和を評価関数として定義し、当該評価関数の値が平面配置上で小さくなるようにノード配置の変更を逐次的に行う際に、予め指定されたノードについてはノード配置の変更を行わずにグラフ図形を配置するグラフ図形配置部とを備えたグラフ図形配置装置。 A graph data storage unit that stores, as data, a graph figure composed of a plurality of nodes and an arc defined as a line connecting the nodes having a connection relationship among these nodes;
The sum of all the nodes representing the correlation between the set target value of the distance between the nodes in the plurality of nodes and the corresponding actual inter-node distance is defined as an evaluation function, and the value of the evaluation function is a plane Graph figure placement with a graph figure placement section that places a graph figure without changing the node placement for nodes that have been specified in advance when changing the node placement sequentially so as to reduce the placement apparatus.
複数のノードと、これらのノード中、接続関係のあるノード間を結ぶ線として定義したアークとで構成されるグラフ図形をデータとして記憶するグラフデータ記憶部のデータを用いて、前記複数のノードにおけるノード間の距離の設定目標値と、対応する実際のノード間距離との相関を表す関数の、全てのノードについての和を評価関数として定義し、当該評価関数の値が平面配置上で小さくなるようにノード配置の変更を逐次的に行う際に、予め指定されたノードについてはノード配置の変更を行わずにグラフ図形を配置するグラフ図形配置部として機能させるためのグラフ図形配置プログラム。 Computer
Using the data of the graph data storage unit that stores, as data, a graph figure composed of a plurality of nodes and an arc defined as a line connecting the nodes having a connection relationship among these nodes, the data in the plurality of nodes The sum of all the nodes representing the correlation between the set target value of the distance between the nodes and the corresponding actual distance between the nodes is defined as the evaluation function, and the value of the evaluation function becomes smaller on the planar arrangement. Thus, when the node arrangement is sequentially changed, a graph figure arrangement program for causing a node designated in advance to function as a graph figure arrangement unit for arranging a graph figure without changing the node arrangement.
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