JP4128431B2 - 有向グラフ解析方法、解析装置及びそのプログラム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンテンツ情報を分析するため、情報をノードとエッジとで構成する有向グラフで視覚化するための有向グラフ解析方法、解析装置及びそのプログラムに関し、特に、グラフの重要部分を自動的に強調するための有向グラフ解析方法、解析装置及びそのプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、インターネットの普及や全文データベースの増加に伴い、電子化された大量のコンテンツ情報が利用できるようになってきた。このような大量の情報を分析し、そこから役に立つ情報を抽出する技術への期待が高まっている。
【0003】
そのような技術のひとつに、情報をノードとエッジから構成される有向グラフで表現する視覚化技術がある。例えば、技術情報分析では、特許や文献をノード、引用関係や関連関係をエッジとする有向グラフで表す。これにより、代表的な特許や文献がどれであるか、また技術の流れがどうなっているかなどの分析が可能となる。又、他にも、WEBページとそのリンク関係を、有向グラフで表し、WEBブラウズに利用するなどのように、文書とその間の各種関係を、有向グラフで表現する、又は、対象とその間の関係を、有向グラフで表現するなどに利用することができる。
【0004】
このようなノードとエッジとによるグラフ表示においては、多数のノードとエッジが対象となる場合には、単に、グラフ表示しても、ユーザーによる分析は、容易とならない。このため、分析がし易いように、グラフを解析し、視覚により、効率良く分析できる方法が必要となる。この方法として、以下の技術が提案されている。
【0005】
従来の第1の有向グラフの視覚化方法は、すべての情報を1枚の図にし、興味あるところは大きく、それ以外は小さくというように、効率よく視覚化するものである(例えば、特許文献1参照)。
【0006】
又、第2の従来技術は、プログラム構造の解析において、不要なノードを削除して、グラフ表示するものである(例えば、特許文献2参照)。
【0007】
第3の従来技術は、ネットワーク図の作成において、根幹以外の冗長なエッジ(パス)を削除し、重要なパスのみを視覚化する方法である(例えば、特許文献3参照)。
【0008】
【特許文献1】
米国特許第5、619、632号公報(第20図)
【0009】
【特許文献2】
特開平6−187138号公報(図8)
【0010】
【特許文献3】
特開平1−124060号公報(第2図乃至第6図)
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第1の従来技術では、ノードやエッジの数は、変化せず、拡大、縮小表示するため、有向グラフの性質を利用して、冗長部分を削除して、重要部分を強調するグラフを表示しないため、大量の情報を分析することが困難であった。
【0012】
又、第2の従来技術では、階層化されたプログラムのように、ノードの重要度が予め判っているものに対しては、有効であるが、ノードの重要度が判らず、これを分析する用途に使用することには、適していない。
【0013】
更に、第3の従来技術では、冗長なパスを削除して、ノード間の関係を理解し易いが、根幹のパスを基準とするため、根幹以外のパスの一部が削除され、重要部分が欠落するおそれがあった。このため、有向グラフの性質を利用した重要部分を強調するグラフ化が困難であり、グラフによる情報の分析がしにくいという問題があった。
【0014】
従って、本発明の目的は、有向グラフの性質を利用して、重要なエッジを強調するための有向グラフの解析方法、解析装置及びそのプログラムを提供することにある。
【0015】
又、本発明の他の目的は、有向グラフの性質を利用して、重要なエッジを削除することなく、エッジの絞込み(冗長エッジの削除)を行うための有向グラフの解析方法、解析装置及びそのプログラムを提供することにある。
【0016】
更に、本発明の他の目的は、有向グラフの性質を利用して、エッジの重み付けを行い、重要なエッジを強調する有向グラフの解析方法、解析装置及びそのプログラムを提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】
この目的の達成のため、本発明の有向グラフ解析方法は、コンピュータが、複数のノード間の接続関係を示すデータセットから、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録するステップと、前記コンピュータが、前記一対のノード間の代替パスに応じて、前記一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行う強調処理ステップとを有する。
【0018】
本発明の有向グラフ解析装置は、複数のノードと、一対のノード間の接続を示すエッジとで表現される有向グラフを解析する有向グラフ解析装置において、複数のノード間の接続関係を示すデータセットを格納するファイル装置と、前記データセットから、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録し、前記一対のノード間の代替パスに応じて、前記一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行う強調処理するデータ処理ユニットとを有する。
【0019】
本発明の有向グラフ解析プログラムは、複数のノード間の接続関係を示すデータセットから、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録する第1のプログラムデータと、前記一対のノード間の代替パスに応じて、前記一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行い、強調処理する第2のプログラムデータとを有する。
【0020】
本発明では、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録し、一対のノード間の代替パスに応じて、一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行うので、連結性を維持したまま、有向グラフの重要な部分を自動的に強調することでき、効率的な情報分析が可能となる。
【0021】
又、本発明では、好ましくは、前記強調処理は、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記一対のノード間のエッジを削除する処理からなる。これにより、代替パスが存在する場合に、冗長エッジを削除するため、連結性を保ちつつ、グラフの重要エッジを強調できる。
【0022】
又、本発明では、好ましくは、前記強調処理は、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記代替パスを構成する各エッジの重みを増加する処理からなる。代替パスに応じて、エッジの重みを制御するため、連結性を保ちつつ、重要エッジを強調できる。
【0023】
更に、本発明では、好ましくは、前記強調処理は、更に、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記一対のノード間のエッジを削除する処理を有する。これにより、重み付けに加え、冗長エッジを削除するため、一層、有向グラフの分析が容易となる。
【0024】
更に、本発明では、好ましくは、前記重み付けされた各エッジを重みの順にソートするステップと、前記ソート結果に従い、重みの小さいエッジを削除するステップとを更に有する。これにより、代表的なグラフの流れを把握でき、一層グラフの分析が容易となる。
【0025】
更に、本発明では、好ましくは、前記削除されたエッジを前記エッジの重みに従い、絞り込むステップを更に有する。これにより、絞り込みで捨てられたエッジを順次表現でき、一層グラフの分析が容易となる。
【0026】
更に、本発明では、好ましくは、前記登録ステップは、指定された代替パス長以下の代替パスを前記リストに登録するステップからなる。これにより、絞り込みの程度をユーザーが制御でき、ユーザーの分析に自由度を持たせることができる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、有向グラフ解析システム、エッジ絞込み及び重み付け処理、エッジ絞込みと重み付けの他の強調処理、他の実施の形態の順で説明するが、本発明は、この実施の形態に限られない。
【0028】
[有向グラフ解析システム]
図1は、本発明の一実施の形態の有向グラフ解析システムの全体ブロック図、図2は、有向グラフの説明図、図3は、この有向グラフのデータセットの説明図、図4は、エッジ絞込みされた有向グラフの説明図、図5は、エッジ重み付けされた有向グラフの説明図、図6は、エッジ絞込み及び重み付けされた有向グラフの説明図である。
【0029】
図1に示すように、解析システムは、パーソナルコンピュータ等のデータ処理装置で構成され、対象とするデータセットを格納するファイル装置2と、データセットをグラフ処理し、ユーザーに表示するデータ処理ユニット1とで構成される。典型的なデータ処理ユニット1のハード構成は、CPU、メモリ、デイスプレイ、入力ユニットで構成される。
【0030】
データ処理ユニット1にインストールされるグラフ操作プログラムモジュールは、allcheckモジュール10、nodecheckモジュール11、calc_altpathモジュール12、graphop_edgecutモジュール13、graphop_edgeweightモジュール14、summarizeモジュール15、summarizenモジュール16、summarizenextモジュール17、summarizennextモジュール18、GUIモジュール19とで構成されている。
【0031】
先ず、有向グラフを、図2により説明する。図2に示すように、5つのノードA,B,C,D,Eが、存在し、例えば、ノードが文献を、エッジ(接続関係)が、文献の引用関係を表している。この場合、文献A,B,Dは,共通の文献Cから引用されていることを表す。このような場合に、両者の間には何らかの関連性が存在することが多い。
【0032】
本発明では、そのようなノード間のパス(連続するエッジ)を際立たせることで、研究や技術の流れを明確にし、効率的な情報分析を可能とすることを目的とする。このパスを際立たせるためのグラフ操作としては、図3に示すように、冗長エッジ(ここでは、図2のA−C,D−C)を削除するエッジ絞り込みと、図4に示すように、エッジの重み付けを行い、重要エッジを強調するエッジ重み付けがある。図4では、重要エッジA−D,A−E,D−B,E−B,B−Cを太線で表示している。同様に、この操作は組み合わせてもよい。
【0033】
図5に示すように、エッジ重み付けを行う場合に、その後でエッジ重み付けに基づく絞り込みを行うこともできる。その場合に、さらに、絞り込みで捨てられた情報を知るために、既出のエッジを除いた絞り込みを行うこともできる。更に、グラフ操作を適用する場合の代替パス長さに制約を加えることもできる。これにより、グラフ操作を適用するエッジ共起を制御できる。
【0034】
次に、言葉の定義を行う。ノードnの親ノードpとは、ノードnを終点とするエッジの存在するノードである。図2の例では、ノードBは、ノードCの親ノードである。又、パスとは、連続するエッジである。パスの長さとは、パスを構成するエッジの数である。
【0035】
図3は、ファイル装置2に格納されたグラフのデータセットGの構成図であり、データセットは、各ノードA〜Eの親ノードを示す。図3は、図2の有向グラフの場合の各ノードの親ノードの関係テーブルを示す。
【0036】
次に、図1の各プログラムモジュールの概要を説明する。allcheckモジュール10は、ユーザーからのエッジ共起に基づいて、データセット2のグラフ上の各ノードnについて、モジュール11〜14の操作をチエックする。Nodecheckモジュール11は、各ノードnのグラフ操作を行う。Calc_altpathモジュール12は、ノードnへの全てのパスを始点ノードに保持する操作を行う。Graphop_edgecutモジュール13は、エッジの絞込みを行う。Graphop_edgeweightモジュール14は、重要なエッジを際立たせるグラフ操作を行う。
【0037】
Summarizeモジュール15は、エッジ重み付けに基づき、エッジ重み最小値min以上のエッジへ絞り込むグラフ操作を行う。Summarizenモジュール16は、エッジ重み付けに基づきノード数nに絞り込むグラフ操作を行う。Summarizenextモジュール17は、既出(エッジ重み最小値min1以上)のエッジを除いたエッジ重み最小値min2以上のエッジへ絞り込むグラフ操作を行う。
【0038】
Summarizennextモジュール18は、既出(ノード数n1)のエッジを除いたノード数nへ絞り込むグラフ操作を行う。GUIモジュール19は、ユーザーの指示に応じて、これらモジュール10〜18を操作し、処理結果を表示する。
【0039】
[エッジ絞込み及び重み付け処理]
次に、モジュール10〜12により、データセットのノード情報からエッジを求め、更に、モジュール13,14により、エッジの絞込み、重み付けを行うグラフ解析処理を説明する。先ず、データセットのノード情報から全エッジを求める処理を説明する。図7は、allcheckモジュール10によるチエック処理フロー図である。
【0040】
(S10)エッジ共起指示に応じて、データセット2からグラフ(ノード及びエッジ)に関する情報G(図3のノードテーブル)を得る。
【0041】
(S12)得たグラフ上の各ノードnについて、図8で後述するnodecheck(n,G)を実行する。そして、終了する。
【0042】
図8は、nodecheckモジュール11による各ノードnのパス計算起動処理フロー図である。尚、checked(n)は、処理済みかをチエックするフラグであり、circlechecked(n)は、既に一度通ったノードかをチエックするためのフラグであり、altpathは、ノード間のパスを示し、altpathlist(n)は、ノードnの代替パス集合のリストである。
【0043】
(S20)allcheckモジュール10のステップS12で、nodecheck(n,G)が、コールされると、処理済フラグchecked(n)をチェックし、既に処理済であれば終了する。
【0044】
(S22)処理済でない時は、処理済フラグchecked(n) に、処理済とマークする。
【0045】
(S24)ノードnの各親ノードpについて、nodecheck(p,G)を実行する。即ち、図3のデータセットから、ノードnの親ノードpがあるかを調べ、親ノードpがある時は、親ノードの処理を先に行う。
【0046】
(S26)データaltpathlists,altpath,circlecheckを空に初期化する。
【0047】
(S28)ノードnへのすべてのパスを、それぞれのパスの始点ノードに保持するために、図9で後述するcalc_altpath(n,altpath,G)モジュール12を実行する。
【0048】
(S30)ノードnの各親ノードpについてのcalc_altpath(n,altpath,G)の結果altpathlists(n)を用いて、pからnへのエッジの代替パスを求める。代替パスがひとつ以上あれば、定められたグラフ操作(図11のエッジカット、図14のエッジウェイト)を、ノードn,その親ノードp,pからnへのエッジの代替パス集合altpathlist,グラフ情報Gを引数にして呼び出す。
【0049】
次に、ノードnへのすべてのパスを,始点ノードに保持するcalc_altpath(n,altpath,G)の処理を、図9により説明する。
【0050】
(S32)calc_altpath(n,altpath,G)がコールされると、処理済フラグcirclecheck(n)をチェックし、既に処理済であれば終了する。処理済フラグcirclecheck(n)は、既に一度通ったノードかどうかをチェックするためのフラグである。
【0051】
(S34)処理済でなければ、パスaltpathの末尾に、ノードnを追加する。
【0052】
(S36)処理済フラグcirclecheck(n)に、処理済とマーキングする。
【0053】
(S38)パスaltpathの長さが、2以上ならば、始点nに保持しているパス集合altpathlists(n)にパスaltpathを追加する。
【0054】
(S40)ノードnの各親ノードpについて、calc_altpath(p,altpath,G)を実行する。
【0055】
(S42)処理済フラグcirclecheck(n)をクリアする。
【0056】
(S44)パスaltpathの末尾から、先頭ノードをひとつ削除する。そして、終了する。
【0057】
図10により、図2及び図3のグラフ情報の例で動作を説明する。ここでは、ノードn=Cの処理の場合のデータchecked(n)、circlecheck(n)、altpath、altpathlists(n)の関係を示す。
【0058】
ノードn=Cを、nodocheckモジュール11で処理する場合に、図3のノードの関係から、親ノードp=A,B,D、更に、ノードBの親ノードEのcalc_altpathモジュールの処理が実行される。先ず、親ノードBが、altpathの末尾に追加され、次に、その親ノードDが、altpathの末尾に追加される。更に、その親ノードAが、altpathの末尾に追加される。
【0059】
ここで、ステップS38で、パスaltpathの長さ(エッジ数)が2以上となるため、altpathB−D−Aが、altpathlists(A)に追加される。次に、ステップS44により、altpathの末尾の先頭ノードAが削除され、altpathB−Dとなり、同様に、altpathの末尾の先頭ノードDが削除され、altpathBとなる。
【0060】
次に、親ノードBの次の親ノードEの処理が行われ、親ノードEが、altpathの末尾に追加される。更に、その親ノードAが、altpathの末尾に追加される。ここで、ステップS38で、パスaltpathの長さ(エッジ数)が2以上となるため、altpathB−E−Aが、altpathlists(A)に追加される。次に、ステップS44により、altpathの末尾の先頭ノードAが削除され、altpathB−Eとなり、同様に、altpathの末尾の先頭ノードEが削除され、altpathBとなる。しかし、親ノードBの親ノードの処理が終了したため、ノードCの処理に移る。
【0061】
先ず、ノードCの親ノードAが、altpathの末尾に追加される。親ノードAの親ノードがなく、ステップS38で、パスaltpathの長さ(エッジ数)が2以上とならないため、altpathlistsへ追加されず、親ノードAの処理を終了する。
【0062】
次に、ノードCの親ノードBに移り、親ノードBが、altpathの末尾に追加される。更に、その親ノードDが、altpathの末尾に追加される。ここで、ステップS38で、パスaltpathの長さ(エッジ数)が2以上となるため、altpathC−B−Dが、altpathlists(D)に追加される。
【0063】
次に、ノードDの親ノードAが、altpathの末尾に追加される。ここで、ステップS38で、パスaltpathの長さ(エッジ数)が2以上となるため、altpathC−B−D−Aが、altpathlists(A)に追加される。次に、ステップS44により、altpathの末尾の先頭ノードAが削除され、altpathC−B−Dとなり、同様に、altpathの末尾の先頭ノードDが削除され、altpathC−Bとなる。
【0064】
次に、ノードBの別の親ノードEの処理に移り、親ノードEが、altpathの末尾に追加される。ここで、ステップS38で、パスaltpathの長さ(エッジ数)が2以上となるため、altpathC−B−Eが、altpathlists(E)に追加される。更に、その親ノードAが、altpathの末尾に追加される。ここで、ステップS38で、パスaltpathの長さ(エッジ数)が2以上となるため、altpathC−B−E−Aが、altpathlists(A)に追加される。
【0065】
次に、ステップS44により、altpathの末尾の先頭ノードAが削除され、altpathC−B−Eとなり、同様に、altpathの末尾の先頭ノードEが削除され、altpathC−Bとなる。更に、ステップS44により、altpathの末尾の先頭ノードBが削除され、altpathCとなる。
【0066】
ノードCの別の親ノードDに移り、親ノードDが、altpathの末尾に追加される。更に、その親ノードAが、altpathの末尾に追加される。ここで、ステップS38で、パスaltpathの長さ(エッジ数)が2以上となるため、altpathC−D−Aが、altpathlists(A)に追加される。
【0067】
このようにして、パス長が2以上の全てのパスが、altpathlistsの始点ノードに保持される。
【0068】
次に、グラフの流れを簡潔に表現するために、グラフ操作としてエッジ絞り込みを行う処理を、図11乃至図13で説明する。エッジ絞り込みは、より代表的な研究や技術の流れに対応するエッジが残るため、研究や技術の流れが明確に表される。
【0069】
図11は、図1のgraphop_edgecutモジュール13の処理フロー図である。
【0070】
(S50)本アルゴリズムは、図8のステップS30から、ノードn,その親ノードp,pからnへのエッジの代替パス集合altpathlist(=altpathlists(p)) を引数にして呼び出され,pからnへのエッジを削除する。
【0071】
即ち、図10の例の代替パス集合altpathlistsを、グラフ表示すると、図12のようになる。前述の図8の処理において、ノードpからnへの代替パスが、代替パス集合altpathlistsに、1つ以上ある時は、親ノードpからノードnへのエッジを削除する。図10の代替パス集合altpathlistsを参照すると、ノードCと親ノードD,ノードCと親ノードAの代替パスが存在するため、ノードCと親ノードD,Aのエッジ関係を削除する。
【0072】
即ちノード間の関係(エッジ)を示すデータセットテーブル2(図3参照)で、図13に示すように、ノードCの親ノードA,Dが削除される。このテーブルを図示すると、図12に示すように、実線部分のエッジが残り、点線及び一点鎖線のエッジは削除される。
【0073】
図14は、文献情報の流れについて、エッジの絞込みを行った例の説明図である。図14の上段では、10個の文献(ノード)について、左から右に年代順に、且つ引用関係をエッジでグラフ表示したものである。エッジの絞込みを行うと、図14の下段のように、冗長なエッジが削除され、より代表的な研究や技術の流れに対応するエッジが残る。このため、研究や技術の流れが明確に表される。又、有向グラフとしての方向を示すエッジは、必ず残るため、研究や技術の流れを正確に簡潔化できる。
【0074】
次に、重要なエッジを際立たせるために、グラフ操作としてエッジ重み付け処理を図15乃至図17により説明する。より代表的な研究や技術の流れに対応するエッジの重みが大きくなるため、 重みに応じてエッジ幅を太く視覚化するなどにより、研究や技術の流れが明確に表される。
【0075】
図15は、図1のgraphop_edgeweightモジュール14の処理フロー図である。
【0076】
(S52)本アルゴリズムは、図8のステップS30から、ノードn,その親ノードp,pからnへのエッジの代替パス集合altpathlist(=altpathlists(p)) を引数にして呼び出され,pからnへのエッジを各代替パスの重みを更新する。
【0077】
即ち、図10の例の代替パス集合altpathlistsでは、ノードAとCの代替パスは、5つあり、ノードDとCの代替パスは、1つある。ノードEとCの代替パスもあるが、元々ノードEとCは、つながっていないため、考慮しない。この6つのパスを構成する各エッジに重みを加える。
【0078】
即ち、図16に示すように、前述のデータセットテーブル2は、各親ノードに、属性として、重みW1〜W7が付与されている。前述の図8及び図15の処理において、代替パスが1つ以上ある時は、親ノードpからノードnへのエッジの重み(親ノードの重み属性)を更新するため、図10の代替パスリストaltpathlistsに従い、ノードBの親ノードD,E,ノードCの親ノードB,D,ノードDの親ノードA,ノードEの親ノードAの重みが、そのエッジ数分加算される。
【0079】
この重みを線の太さで表示し、データセットテーブル2をグラフ表示すると、図5に示したように、重複部分のエッジが太線で、他のエッジは細線で表示される。
【0080】
図17は、文献情報の流れについて、エッジの重み付けを行った例の説明図である。図17の上段では、10個の文献(ノード)について、左から右に年代順に、且つ引用関係をエッジでグラフ表示したものである。エッジの重み付けを行うと、図17の下段のように、重複するエッジのエッジ幅が太く表示され、エッジを保存したまま、研究や技術の流れを明確にする効果は大きくなる。
【0081】
代替パスの重みの更新方法は、例えば、「1」を加える。他にも、1/(nを終点とするエッジ数×pからnへのエッジの代替パス数)を加える、又は、1/(pからnへのエッジの代替パス数)を加える,又は、pからnへのエッジ重み/(nを終点とするエッジ数×pからnへのエッジの代替パス数)を加える方法も適用できる。さらに、エッジ属性(始点や終点に対応する特許の出願年や文献の掲載年など)を加味したものを加える方法でもよい。
【0082】
図18は、図11乃至図14で説明したエッジ絞込みと、図15乃至図17で説明したエッジ重み付けとを施した例の説明図である。図18の上段では、10個の文献(ノード)について、左から右に年代順に、且つ引用関係をエッジでグラフ表示したものである。エッジの絞込みと重み付けを行うと、図18の下段のように、重複するエッジのエッジ幅が太く表示され、冗長するエッジは削除される。このため、研究や技術の流れを明確にする効果はより大きくなる。
【0083】
[エッジ絞込み及びエッジ重み付けの他の強調処理]
次に、前述のエッジの重み付けを利用して、ノード数の絞込みを行う方法を説明する。この方法は、ノード数が多いような場合に、ノード数を絞り込むために、図15及び図16で説明したエッジ重み付けを行った後、エッジ重み付けに基づくエッジとノードの絞り込みを行う方法である。
【0084】
図19に、エッジ重み付けに基づく、エッジ及びノードの絞り込みの実施例を示す。代表的な研究や技術の流れに対応するエッジが残るため、代表的な研究や技術の流れを容易に知ることが出来る。この方法として、2つの方法があり、1つは、最小値以上のエッジに絞り込むsummarizeモジュール15による処理であり、もう1つは、指定エッジ数にエッジを絞り込むsummarizenモジュール16による処理である。
【0085】
図20は、summarizeモジュール15によるエッジ重み付けに基づき、エッジ重み最小値min以上のエッジへと絞り込む処理フロー図である。
【0086】
(S60)データセット2からグラフに関する情報Gを得る。この情報Gは、前述の図16の重み付け後のテーブル2である。
【0087】
(S62)すべてのノードnの各親ノードpについて、pからnへのエッジの重み(親ノードの重み属性)が、最小値min未満ならば,そのエッジを削除する。即ち、その親ノードをテーブル2から削除する。
【0088】
(S64)すべてのノードnの入次数(ノードnへの入力エッジ数=親ノード数)in(n)および出次数(ノードnからの出力エッジ数)out(n)を「0」に初期化する。
【0089】
(S66)すべてのノードnの各親ノードpについて、nの入次数in(n)およびpの出次数out(p)を,「1」増やす。
【0090】
(S68)すべてのノードnについて、入次数in(n)が「0」で、かつ出次数out(n)が「0」ならば、そのノードを削除する。
【0091】
即ち、最小値未満のエッジを削除した後、エッジの削除に伴い、孤立したノードを、ステップS64〜S66で検出し、削除する。この方法は、最小値をユーザーが指定する。
【0092】
図21は、summarizenモジュール16による、エッジ重み付けに基づき、ノード数nへと絞り込む処理フロー図である。
【0093】
(S70)データセット2からグラフに関する情報Gを得る。この情報Gは、前述の図16の重み付け後のテーブル2である。
【0094】
(S72)エッジ重みの大きい順にエッジ(子ノードと親ノードの対)をソートする。
【0095】
(S74)エッジ重みの大きい順に、エッジ両端のノード数(通常「2」)をカウントする。但し、同じノードはひとつにカウントする。ノードカウント数が、指定ノード数n以上になったら終了する。
【0096】
(S76)残りのエッジ(エッジ重みの小さなエッジ)を削除する。
【0097】
(S78)すべてのノードnの入次数(ノードnへの入力エッジ数=親ノード数)in(n)および出次数(ノードnからの出力エッジ数)out(n)を「0」に初期化する。
【0098】
(S80)すべてのノードnの各親ノードpについて、nの入次数in(n)およびpの出次数out(p)を,「1」増やす。
【0099】
(S82)すべてのノードnについて、入次数in(n)が「0」で、かつ出次数out(n)が「0」ならば、そのノードを削除する。
【0100】
即ち、エッジ重みの大きい順に、エッジのノード数をカウントし、カウント値が指定値nになったら、それ以外のエッジを削除した後、エッジの削除に伴い、孤立したノードを、ステップS78〜S82で検出し、削除する。この方法は、ノード数をユーザーが指定する。
【0101】
次に、図19で示したエッジ重み付けに基づく絞り込みにより、捨てられた情報を知るために、既出のエッジを除いた絞り込みを行う処理summarizenextモジュール17及びsummarizennextモジュール18を、図22乃至図25で説明する。
【0102】
図22は、図18で示したエッジの絞込み及び重み付けを行った後の有向グラフV0の画面図、図23は、図19乃至図21で説明したエッジ重み付けに基づく絞り込みを行った後の有向グラフV1と、この既出のエッジを除いた絞り込みを行った後の有向グラフV2の画面図である。
【0103】
一般に、同時に視覚化できるノード数には上限があるため、図22のように、視覚化対象が大量になると、すべてを同時に視覚化することは困難になる。そのような場合に、図23に示すように、この方法で、V1,V2と順次視覚化を行えば、知りたい情報を次々と視覚化していくことが可能となる。
【0104】
先ず、図20で既出されたエッジ(エッジ重み最小値min1以上のエッジ)を除いたエッジについて、エッジ重み最小値min2以上のエッジへと絞り込む処理summarizenextモジュール17を、図24で説明する。
【0105】
(S90)データセット2からグラフに関する情報Gを得る。この情報Gは、前述の図16の重み付け後のテーブル2である。
【0106】
(S92)すべてのノードnの各親ノードpについて、ノードpからノードnへのエッジの重みが,最小値min1以上あるいは最小値min2未満ならば,そのエッジを削除する。
【0107】
(S94)すべてのノードnの入次数(ノードnへの入力エッジ数=親ノード数)in(n)および出次数(ノードnからの出力エッジ数)out(n)を「0」に初期化する。
【0108】
(S96)すべてのノードnの各親ノードpについて、nの入次数in(n)およびpの出次数out(p)を,「1」増やす。
【0109】
(S98)すべてのノードnについて、入次数in(n)が「0」で、かつ出次数out(n)が「0」ならば、そのノードを削除する。そして、終了する。
【0110】
このようにして、最小値min1以上と最小値min2未満のエッジを削除した後、エッジの削除に伴い、孤立したノードを、ステップS94〜S98で検出し、削除する。この方法は、最小値をユーザーが指定する。
【0111】
次に、図21で既出されたエッジ(ノード数n1のエッジ)を除いたエッジについて、ノード数n2のエッジへと絞り込む処理summarizennextモジュール18を、図25で説明する。
【0112】
(S100)データセット2からグラフに関する情報Gを得る。この情報Gは、前述の図16の重み付け後のテーブル2である。
【0113】
(S102)エッジ重みの大きい順にエッジ(子ノードと親ノードの対)をソートする。
【0114】
(S104)エッジ重みの大きい順に、エッジ両端のノード数(通常「2」)をカウントする。但し、同じノードはひとつにカウントする。ノードカウント数が、指定ノード数n1以上になったら終了する。これまでのエッジは、削除する。
【0115】
(S106)残りのエッジについて、エッジ両端のノード数(通常「2」)を新たにカウントする。但し、同じノードはひとつにカウントする。ノードカウント数が、指定ノード数n2以上になったら終了する。
【0116】
(S108)残りのエッジ(エッジ重みの小さなエッジ)を削除する。
【0117】
(S110)すべてのノードnの入次数(ノードnへの入力エッジ数=親ノード数)in(n)および出次数(ノードnからの出力エッジ数)out(n)を「0」に初期化する。
【0118】
(S112)すべてのノードnの各親ノードpについて、nの入次数in(n)およびpの出次数out(p)を,「1」増やす。
【0119】
(S114)すべてのノードnについて、入次数in(n)が「0」で、かつ出次数out(n)が「0」ならば、そのノードを削除する。
【0120】
即ち、エッジ重みの大きい順に、エッジのノード数をカウントし、カウント値が指定値n1になったら、それ以外のエッジを対象とし、エッジの重みの大きい順に、エッジのノード数をカウントする。カウント値が、指定値n2になったら、これ以外のエッジを削除した後、エッジの削除に伴い、孤立したノードを、ステップS110〜S114で検出し、削除する。この方法は、ノード数をユーザーが指定する。
【0121】
[他の実施の形態]
前述の図8のnodecheckモジュールでは、代替パスの長さを制限せずに、代替パス集合に登録していた。この実施の形態では、グラフ操作を制御するために、グラフ操作を適用する場合の代替パス長さに制約を加える方法を説明する。
【0122】
図26は、代替パスの長さの制約をしない場合のエッジ重みによる絞り込みを行った有向グラフの説明図であり、図8のnodecheckモジュール11で代替パスの長さの制約をしない場合に、graphop_edgeweightモジュール14及びsummarizenモジュール16により、エッジ重みで、4505ノードから上位40ノードに絞り込んだグラフを示す。
【0123】
図27は、代替パスの長さの制約をした場合のエッジ重みによる絞り込みを行った有向グラフの説明図であり、図8のnodecheckモジュール11で代替パスの長さを「2」に制約をした場合に、graphop_edgeweightモジュール14及びsummarizenモジュール16により、エッジ重みで、4505ノードから上位40ノードに絞り込んだグラフを示す。
【0124】
この例で判るように、図26及び図27のように、代替パス長さを長くするほど、より大きな流れを明確にすることが出来る。一方、代替パスの長さを制約すると、絞り込みの程度を調整でき、分析範囲を自由に操作できる。
【0125】
図28は、代替パス長さに制約(代替パス長さ最大値max)を加える処理フロー図であり、図8のnodecheckモジュール11のステップS30を、次のステップS30−2に変更する。
【0126】
(S30−2)図8のステップS28終了後、ノードnの各親ノードpについてのcalc_altpath(n,altpath,G)の結果altpathlists(n)を用いて、pからnへのエッジの代替パスを求める。この際に、ノードpからノードnへの代替パス集合altpathlistからパスの長さ(エッジの数)が、最大値maxより長いパスを削除する。代替パスがひとつ以上あれば、定められたグラフ操作(図11のエッジカット、図14のエッジウェイト)を、ノードn,その親ノードp,pからnへのエッジの代替パス集合altpathlist,グラフ情報Gを引数にして呼び出す。
【0127】
このように、所定長以上の代替パスを削除するため、代替パスの数が減少するため、既存のエッジがより残る有向グラフが得られる。
【0128】
上述の実施の形態では、特許文献、論文を対象とした有向グラフ操作を例に説明したが、他の種類の対象物を対象とした有向グラフにも適用できる。又、重要エッジの強調方法として、絞り込み、重み付け、絞り込みと重み付けの組み合わせ、エッジ重み付けに基づく絞り込み、絞り込み後の残余エッジの絞り込み、代替パス長の制約による絞り込みを説明したが、これらを単独で使用又は複数組み合わせて適用できる。
【0129】
又、グラフ出力は、表示のみならず、印刷出力しても良い。以上、本発明を実施の形態により説明したが、本発明の趣旨の範囲内において、本発明は、種々の変形が可能であり、本発明の範囲からこれらを排除するものではない。
【0130】
(付記1)複数のノードと、一対のノード間の接続を示すエッジとで表現される有向グラフを解析する有向グラフ解析方法において、複数のノード間の接続関係を示すデータセットから、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録するステップと、前記一対のノード間の代替パスに応じて、前記一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行う強調処理ステップとを有することを特徴とする有向グラフ解析方法。
【0131】
(付記2)前記強調処理は、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記一対のノード間のエッジを削除する処理からなることを特徴とする付記1の有向グラフ解析方法。
【0132】
(付記3)前記強調処理は、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記代替パスを構成する各エッジの重みを増加する処理からなることを特徴とする付記1の有向グラフ解析方法。
【0133】
(付記4)前記強調処理は、更に、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記一対のノード間のエッジを削除する処理を有することを特徴とする付記3の有向グラフ解析方法。
【0134】
(付記5)前記重み付けされた各エッジを重みの順にソートするステップと、前記ソート結果に従い、重みの小さいエッジを削除するステップとを更に有することを特徴とする付記3の有向グラフ解析方法。
【0135】
(付記6)前記削除されたエッジを前記エッジの重みに従い、絞り込むステップを更に有することを特徴とする付記5の有向グラフ解析方法。
【0136】
(付記7)前記登録ステップは、指定された代替パス長以下の代替パスを前記リストに登録するステップからなることを特徴とする付記1の有向グラフ解析方法。
【0137】
(付記8)複数のノードと、一対のノード間の接続を示すエッジとで表現される有向グラフを解析する有向グラフ解析装置において、複数のノード間の接続関係を示すデータセットを格納するファイル装置と、前記データセットから、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録し、前記一対のノード間の代替パスに応じて、前記一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行う強調処理するデータ処理ユニットとを有することを特徴とする有向グラフ解析装置。
【0138】
(付記9)前記データ処理ユニットは、前記強調処理として、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記一対のノード間のエッジを削除する処理を実行することを特徴とする付記8の有向グラフ解析装置。
【0139】
(付記10)前記データ処理ユニットは、前記強調処理として、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記代替パスを構成する各エッジの重みを増加する処理を実行することを特徴とする付記8の有向グラフ解析装置。
【0140】
(付記11)前記データ処理ユニットは、前記強調処理として、更に、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記一対のノード間のエッジを削除する処理を実行することを特徴とする付記10の有向グラフ解析装置。
【0141】
(付記12)前記データ処理ユニットは、前記重み付けされた各エッジを重みの順にソートし、前記ソート結果に従い、重みの小さいエッジを削除する処理を更に実行することを特徴とする付記10の有向グラフ解析装置。
【0142】
(付記13)前記データ処理ユニットは、前記削除されたエッジを前記エッジの重みに従い、絞り込む処理を更に実行することを特徴とする付記12の有向グラフ解析装置。
【0143】
(付記14)前記データ処理ユニットは、前記登録処理として、指定された代替パス長以下の代替パスを前記リストに登録する処理を実行することを特徴とする付記1の有向グラフ解析装置。
【0144】
(付記15)複数のノードと、一対のノード間の接続を示すエッジとで表現される有向グラフを解析する有向グラフ解析プログラムにおいて、複数のノード間の接続関係を示すデータセットから、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録する第1のプログラムデータと、前記一対のノード間の代替パスに応じて、前記一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行い、強調処理する第2のプログラムデータとを有することを特徴とする有向グラフ解析プログラム。
【0145】
(付記16)前記第2のプログラムデータは、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記一対のノード間のエッジを削除する処理を行うプログラムデータからなることを特徴とする付記15の有向グラフ解析プログラム。
【0146】
(付記17)前記第2のプログラムデータは、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記代替パスを構成する各エッジの重みを増加する処理を行うプログラムデータからなることを特徴とする付記15の有向グラフ解析プログラム。
【0147】
(付記18)前記第2のプログラムデータは、更に、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記一対のノード間のエッジを削除する処理を行うプログラムデータを有することを特徴とする付記17の有向グラフ解析プログラム。
【0148】
(付記19)前記重み付けされた各エッジを重みの順にソートし、前記ソート結果に従い、重みの小さいエッジを削除する第3のプログラムデータを更に有することを特徴とする付記17の有向グラフ解析プログラム。
【0149】
(付記20)前記削除されたエッジを前記エッジの重みに従い、絞り込む第4のプログラムデータを更に有することを特徴とする付記19の有向グラフ解析プログラム。
【0150】
(付記21)前記第1のプログラムデータは、指定された代替パス長以下の代替パスを前記リストに登録するプログラムデータを含むことを特徴とする付記15の有向グラフ解析プログラム。
【0151】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録し、一対のノード間の代替パスに応じて、一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行うので、連結性を維持したまま、有向グラフの重要な部分を自動的に強調することでき、効率的な情報分析が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の有向グラフ解析システムの構成図である。
【図2】図1のシステムにおける有向グラフ例の説明図である。
【図3】図1のシステムにおけるデータセットの構成図である。
【図4】図1のシステムによるエッジ絞り込み処理の説明図である。
【図5】図1のシステムによるエッジ重みつけ処理の説明図である。
【図6】図1のシステムによるエッジ重み付けとエッジ絞り込みを組み合わせた処理の説明図である。
【図7】図1のallcheckモジュールの処理フロー図である。
【図8】図1のnodecheckモジュールの処理フロー図である。
【図9】図1のcalc_altpathモジュールの処理フロー図である。
【図10】図7、図8及び図9のモジュールの動作説明図である。
【図11】図1のgraphop_edgecutモジュールの処理フロー図である。
【図12】図11の動作説明図である。
【図13】図11の処理によるエッジカットの説明図である。
【図14】図11のエッジカット処理による有向グラフの説明図である。
【図15】図1のgraphop_edgeweightモジュールの処理フロー図である。
【図16】図15の処理によるエッジ重み付けの説明図である。
【図17】図15のエッジ重み付け処理による有向グラフの説明図である。
【図18】図11のエッジカット処理と図15のエッジ重み付け処理とを組み合わせた処理による有向グラフの説明図である。
【図19】図1のエッジ重み付けに基づく絞り込みによる有向グラフの説明図である。
【図20】図1のsummarizeモジュールの処理フロー図である。
【図21】図1のsummarizenモジュールの処理フロー図である。
【図22】図18の処理による有向グラフの説明図である。
【図23】図1の絞り込み後のエッジ重み付けに基づく絞り込み処理による有向グラフの説明図である。
【図24】図1のsummarizenextモジュールの処理フロー図である。
【図25】図1のsummarizennextモジュールの処理フロー図である。
【図26】図1の代替パス長さの制約なしの場合のエッジ重み付けに基づく絞り込みによる有向グラフの説明図である。
【図27】図1の代替パス長さの制約ありの場合のエッジ重み付けに基づく絞り込みによる有向グラフの説明図である。
【図28】図8のモジュールに代替パス長の制約を加えたnodecheckモジュールの処理フロー図である。
【符号の説明】
1 データ処理装置
2 ファイル装置
12 代替パス計算モジュール
13 エッジカットモジュール
14 エッジ重み付けモジュール
15、16 エッジ重み付けに基づく絞り込みモジュール
17、18 残余エッジの絞り込みモジュール
Claims (9)
- 複数のノードと、一対のノード間の接続を示すエッジとで表現される有向グラフを解析する有向グラフ解析方法において、
コンピュータが、複数のノード間の接続関係を示すデータセットから、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録するステップと、
前記コンピュータが、前記一対のノード間の代替パスに応じて、前記一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行う強調処理ステップとを有する
ことを特徴とする有向グラフ解析方法。 - 複数のノードと、一対のノード間の接続を示すエッジとで表現される有向グラフを解析する有向グラフ解析装置において、
複数のノード間の接続関係を示すデータセットを格納するファイル装置と、
前記データセットから、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録し、前記一対のノード間の代替パスに応じて、前記一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行う強調処理するデータ処理ユニットとを有する
ことを特徴とする有向グラフ解析装置。 - 前記データ処理ユニットは、前記強調処理として、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記一対のノード間のエッジを削除する処理を実行する
ことを特徴とする請求項2の有向グラフ解析装置。 - 前記データ処理ユニットは、前記強調処理として、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記代替パスを構成する各エッジの重みを増加する処理を実行する
ことを特徴とする請求項2の有向グラフ解析装置。 - 前記データ処理ユニットは、前記重み付けされた各エッジを重みの順にソートし、前記ソート結果に従い、重みの小さいエッジを削除する処理を更に実行する
ことを特徴とする請求項4の有向グラフ解析装置。 - 前記データ処理ユニットは、前記登録処理として、指定された代替パス長以下の代替パスを前記リストに登録する処理を実行する
ことを特徴とする請求項2の有向グラフ解析装置。 - 複数のノードと、一対のノード間の接続を示すエッジとで表現される有向グラフを解析する有向グラフ解析プログラムにおいて、
複数のノード間の接続関係を示すデータセットから、各ノードについて、各ノードを始点とし、2つ以上の連結されたエッジで構成される一対のノード間の代替パスを計算し、リストに登録する第1のプログラムデータと、
前記一対のノード間の代替パスに応じて、前記一対のノード間のエッジの絞り込み又は重み付けの少なくとも一方を行い、強調処理する第2のプログラムデータとを有する
ことを特徴とする有向グラフ解析プログラム。 - 前記第2のプログラムデータは、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記一対のノード間のエッジを削除する処理を行うプログラムデータからなる
ことを特徴とする請求項7の有向グラフ解析プログラム。 - 前記第2のプログラムデータは、前記一対のノード間の代替パスが1つ以上ある時に、前記代替パスを構成する各エッジの重みを増加する処理を行うプログラムデータからなる
ことを特徴とする請求項8の有向グラフ解析プログラム。
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