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Graph Animation Toolbox

Gato, die Graph Animation Toolbox, ist ein multi-mediales Werkzeug für die Visualisierung von Graphenalgorithmen. Gato erlaubt es Studenten und Wissenschaftlern, sowohl mit Algorithmen als auch mit Graphen zu experimentieren. Gato benutzt eine graphische Benutzungsoberfläche und läuft unter Linux, Unix, Microsoft Windows 95/98/NT und unter Macintosh OS. Um die Einarbeitungszeit zu minimieren, entsprechen die Elemente der Benutzungsoberfläche dem jeweiligen Systemstandard (native look-and-feel). Außerdem ist die Bedienung an bekannte Konzepte (,,Debugger``, Zeichenprogramm) angelehnt.

Abbildung: Die einzelnen Funktionseinheiten in Gato: Gestrichelte Linien bezeichnen eine Kontrollbeziehung und gefüllte Linien Datenfluß.
\begin{figure}\par\epsfig{file=multimedia/catbox/gato-components.eps,width=10cm}\par\end{figure}

Die Darstellung der Algorithmen ist zweigeteilt: Die Anweisungen werden im Algorithmusfenster in der Programmiersprache Python, die dem aus anderen Lehrbüchern bekannten Pseudocode ähnelt, angezeigt. Im Graphfenster wird die Probleminstanz, also der Graph, auf dem der Algorithmus abläuft, und die Arbeitsweise des Algorithmus detailliert visualisiert.

Der Ablauf kann vom Benutzer mittels der von ,,Debuggern`` bekannten Eingriffsmöglichkeiten gesteuert werden. Ein Algorithmus kann vollständig oder zeilenweise ablaufen. Die Ausführung kann an sogenannten, vom Benutzer zu definierenden ,,Breakpoints`` unterbrochen werden. Darüber hinaus bieten sich dem Benutzer weitere Möglichkeiten, aktiv in den Ablauf einzugreifen.

Die Auswirkungen der Anweisungen in dieser Zeile auf den Graphen werden durch Änderungen von Kanten- und Knoten-Farben, Blinken und weitere optische Signale im Graphfenster unmittelbar verdeutlicht. Hierdurch lassen sich die Zusammenhänge zwischen den Vorschriften des Algorithmus und den Auswirkungen auf die jeweilige Probleminstanz direkt und schnell erfassen. Desweiteren ist Gred, ein einfacher Grapheditor zur interaktiven Erstellung und Veränderung von Graphen, integriert. Für die Editierung der Algorithmen kann ein beliebiger Texteditor benutzt werden.

Für das Erstellen der Visualisierung ist ein regel-basiertes Konzept in Form von Animated-Data-Structures (ADS) umgesetzt worden. Durch diesen Ansatz lässt sich bei geringem Aufwand ein hohes Maß an Konsistenz erreichen. Durch den Einsatz der ADS ergibt sich weiterhin eine weitgehend ``automatische'' Visualisierung, die es erlaubt, bestehende Algorithmen unter Beibehaltung der Visualisierung zu ändern bzw. neue Algorithmen mit geringem Aufwand visualisiert zu implementieren.



Unterabschnitte
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