Distance based canonical labeling algorithms with applications to graph matching

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2020
Autor(a) principal: Pamela, Tabak
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: eng
Instituição de defesa: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Brasil
Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas e Computação
UFRJ
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: http://hdl.handle.net/11422/25733
Resumo: Graphs are mathematical structures that encode pairwise relationships between objects, which are usually identified with labels. However, graphs can represent relationships between any kind of objects and a fundamental problem is to determine if two graphs are equivalent from a structural point of view. This classic problem from graph theory, called graph isomorphism, can be tackled by canonical labeling algorithms, that label the graph nodes completely based on the graph structure and independent of the nodes’ original labels. A more recent question is on how to align the nodes of two graphs that have a similar structure, a problem known as graph matching. This dissertation approaches this problem with canonical labeling algorithms. In particular, it proposes a novel approach based solely on distances, that solve the graph matching problem under some conditions while always solving graph isomorphism. Two variations are considered and both are implemented and evaluated on random graph models and real networks, under a simple edge removal model. Classic canonical labeling algorithms are also evaluated and compared to the proposed distance-based approach, which tends to be superior in aligning two similar graphs.
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spelling Distance based canonical labeling algorithms with applications to graph matchingRotulagem canônicaCorrespondência de gráficosIsomorfismo gráficoCanonical labelingGraph matchingGraph isomorphismCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::TEORIA DA COMPUTACAO::ANALISE DE ALGORITMOS E COMPLEXIDADE DE COMPUTACAOGraphs are mathematical structures that encode pairwise relationships between objects, which are usually identified with labels. However, graphs can represent relationships between any kind of objects and a fundamental problem is to determine if two graphs are equivalent from a structural point of view. This classic problem from graph theory, called graph isomorphism, can be tackled by canonical labeling algorithms, that label the graph nodes completely based on the graph structure and independent of the nodes’ original labels. A more recent question is on how to align the nodes of two graphs that have a similar structure, a problem known as graph matching. This dissertation approaches this problem with canonical labeling algorithms. In particular, it proposes a novel approach based solely on distances, that solve the graph matching problem under some conditions while always solving graph isomorphism. Two variations are considered and both are implemented and evaluated on random graph models and real networks, under a simple edge removal model. Classic canonical labeling algorithms are also evaluated and compared to the proposed distance-based approach, which tends to be superior in aligning two similar graphs.Grafos são estruturas matemáticas que codificam relações entre pares de objetos, que são normalmente identificados por rótulos. Entretanto, grafos podem representar relacionamentos entre qualquer tipo de objetos e um problema fundamental é determinar se dois grafos são estruturalmente equivalentes. Este problema clássico da teoria dos grafos, chamado isomorfismo de grafos, pode ser atacado com algoritmos de rotulação canônica, que rotulam os vértices de um grafo se baseando completamente na estrutura do grafo e independente da rotulação inicial dos vértices. Uma pergunta mais recente é sobre como alinhar os vértices de dois grafos estruturalmente similares, um problema conhecido como emparelhamento de grafos. Esta dissertação aborda esse problema com algoritmos de rotulação canônica. Em particular, propõe uma nova abordagem baseada apenas em distancias, que resolve o problema de emparelhamento de grafos sob algumas condições enquanto sempre resolve o problema de isomorfismo em grafos. Duas variações são consideradas e ambas são implementadas e avaliadas em modelos de grafos aleatórios e redes reais, sob um modelo simples de remoção de arestas. Os algoritmos clássicos de rotulação canônica também são avaliados e comparados com a abordagem proposta baseada em distancias, que tende a ser superior no alinhamento de grafos semelhantes.Universidade Federal do Rio de JaneiroBrasilInstituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de EngenhariaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia de Sistemas e ComputaçãoUFRJFigueiredo, Daniel Rattonhttp://lattes.cnpq.br/3621433615334969http://lattes.cnpq.br/6711871988091806Szwarcfiter, Jayme Luizhttp://lattes.cnpq.br/2002515486942024Protti, Fábiohttp://lattes.cnpq.br/5898801580033554Pamela, Tabak2025-05-08T11:56:47Z2025-05-10T03:00:10Z2020-03info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisTABAK, Pamela. Distance based canonical labeling algorithms with applications to graph matching. 2020. 100 f. Dissertação (Mestrado) - Programa de Engenharia de Sistemas e Computação, COPPE, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2020.http://hdl.handle.net/11422/25733enginfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFRJinstname:Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)instacron:UFRJ2025-05-10T03:00:10Zoai:pantheon.ufrj.br:11422/25733Repositório InstitucionalPUBhttp://www.pantheon.ufrj.br/oai/requestpantheon@sibi.ufrj.bropendoar:2025-05-10T03:00:10Repositório Institucional da UFRJ - Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ)false
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description Graphs are mathematical structures that encode pairwise relationships between objects, which are usually identified with labels. However, graphs can represent relationships between any kind of objects and a fundamental problem is to determine if two graphs are equivalent from a structural point of view. This classic problem from graph theory, called graph isomorphism, can be tackled by canonical labeling algorithms, that label the graph nodes completely based on the graph structure and independent of the nodes’ original labels. A more recent question is on how to align the nodes of two graphs that have a similar structure, a problem known as graph matching. This dissertation approaches this problem with canonical labeling algorithms. In particular, it proposes a novel approach based solely on distances, that solve the graph matching problem under some conditions while always solving graph isomorphism. Two variations are considered and both are implemented and evaluated on random graph models and real networks, under a simple edge removal model. Classic canonical labeling algorithms are also evaluated and compared to the proposed distance-based approach, which tends to be superior in aligning two similar graphs.
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