7    VisuAlgo.net / /mvc Login Unweighted Minimum Vertex Cover Weighted MVC
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A Vertex Cover (VC) of a connected undirected (un)weighted graph G is a subset of vertices V of G such that for every edge in G, at least one of its endpoints is in V. A Minimum Vertex Cover (MVC) of G is a VC that has the smallest cardinality (if unweighted) or total weight (if weighted) among all possible VCs. A graph can have multiple VC but the value of MVC is unique.


There is another problem called Maximum Independent Set (MIS) that attempts to find the largest subset of vertices in a (un)weighted graph G without any adjacent vertices in the subset. Interestingly, the complement of an MVC of a graph is an MIS.


At the end of every visualization, when an algorithm highlights an MVC solution to a graph, it will also highlight its MIS (which is its complement) with light blue color.


Remarks: By default, we show e-Lecture Mode for first time (or non logged-in) visitor.
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There are two available modes: Unweighted (default) and Weighted. You can switch between the two modes by clicking the respective tab.


There are algorithms that work in both modes and there are algorithms that only work in a certain mode.


Pro-tip: Since you are not logged-in, you may be a first time visitor who are not aware of the following keyboard shortcuts to navigate this e-Lecture mode: [PageDown] to advance to the next slide, [PageUp] to go back to the previous slide, [Esc] to toggle between this e-Lecture mode and exploration mode.

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View the visualisation of the selected MVC algorithms here.


Originally, all vertices and edges in the input graph are colored with the standard black outline. As the visualization goes on, the color light blue will be used to denote covered edges and the color orange on edge will be used to show traversed edges.


At the end of the selected MVC algorithm, if it finds a minimum VC, it will highlight the MVC vertices with orange color and the non MVC vertices (a.k.a. the MIS vertices) with lightblue; color. Otherwise, if the found vertex cover is not proven to be the minimal one (e.g. the algorithm used is an approximation algorithm), it will highlight the vertices that belong to the found vertex cover with orange color without highlighting the MIS vertices.


Another pro-tip: We designed this visualization and this e-Lecture mode to look good on 1366x768 resolution or larger (typical modern laptop resolution in 2017). We recommend using Google Chrome to access VisuAlgo. Go to full screen mode (F11) to enjoy this setup. However, you can use zoom-in (Ctrl +) or zoom-out (Ctrl -) to calibrate this.

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There are two different sources for specifying an input graph:

  1. Draw Graph: You can draw any connected (un)directed weighted graph as the input graph.
  2. Example Graphs: You can select from the list of example connected undirected weighted graphs to get you started.
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Bruteforce: It tries all possible 2^V subset of vertices. In every iteration, it checks whether the currently selected subset of vertices is a valid vertex cover by iterating over all E edges and check whether there is any edge that is not covered by the vertices in the currently selected subset. This bruteforce algorithm keeps the smallest size of the valid vertex cover as the answer.


This bruteforce algorithm is available in both weighted and unweighted version.


Its time complexity is O(2^V × E), i.e. very slow.

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DP on Tree: If the graph is a tree, the MVC problem can be formulated as a Dynamic Programming problem where the states are (position, take_current_vertex).


Then, it can be seen that:
DP(u, take) = cost[u] + sum(min(DP(v, take), DP(v, not_take))) ∀child v of u, and
DP(u, not take) = sum(DP(v, take)) ∀child v of u


This DP algorithm is available in both weighted and unweighted version.


Its time complexity is O(V), i.e. very fast, if the input graph is a tree.

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Greedy MVC on Tree: Again, if the graph is an unweighted tree, it can be solved greedily by observing that if there is any MVC solution that takes a leaf vertex, we can obtain a "not worse" solution by taking the parent of that leaf vertex instead. After removing all covered vertices, we can apply the same observation and repeat it until every vertex is covered.


This greedy MVC algorithm is only available in unweighted mode.


Its time complexity is O(V), i.e. very fast, if the input graph is an unweighted tree.

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Kőnig's Theorem: From Kőnig's Theorem, the size of MVC in an unweighted bipartite graph is equal to the cardinality of the maximum matching of the bipartite graph. In the case of weighted bipartite graph, we can see that this theorem also holds true, with a tweak in how we construct the graph. In this visualization, we use a reduction to max flow problem to get the value of the MVC.


This algorithm is available in both weighted and unweighted version.


Its time complexity is O(V × E) (for unweighted version; can be smaller with pre-processing) or O(E^2 × V)/O(V^2 × E) (for weighted version, depending on the max flow algorithm used).

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There are several known approximation algorithms for MVC:

  1. For unweighted version, we have either the deterministic 2-approximation or probabilistic 2-approximation (in expectation),
  2. For weighted version whe have the Bar-Yehuda and Even's 2-approximation algorithm.

Note that these algorithms only yield an "approximated" MVC, meaning that they are not a true minimum vertex cover, but a good enough one.

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e-Lecture: The content of this slide is hidden and only available for legitimate CS lecturer worldwide. Drop an email to visualgo.info at gmail dot com if you want to activate this CS lecturer-only feature and you are really a CS lecturer (show your University staff profile).

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Kontrolliere die Animation mit Hilfe deiner Tastatur! Die Tasten sind:

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Graph zeichnen

Beispiel Graphen

Bruteforce

MVC on Tree

MVC on Bipartite Graph

Näherungswert

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General Graph

Linear Chain

Unweighted 2-approx Killer

Weighted 2-approx Killer

Tree

K5

Bipartite Graph

CS4234 Sample

DP on Tree

Greedy MVC on Tree

Kőnig's Theorem

Deterministic 2-opt

Probabilistic 2-opt

Über
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Nutzungsbedingungen

Über

VisuAlgo wurde konzeptioniert 2011 von Dr Steven Halim als ein Tool um seinen Studenten zu helfen Datenstrukturen und Algorithmen besser zu verstehen, indem sie die Grundlagen alleine und in ihrem eigenen Tempo lernen können.
VisuAlgo enthält viele fortgeschrittene Algorithmen die auch in Dr Steven Halim's Buch ('Competitive Programming', co-author ist sein Bruder Dr Felix Halim) und mehr. Heute, können die Visualisierungen/Animationen vieler fortgeschrittener Algorithmen nur auf VisoAlgo gefunden werden.
Obwohl die Visualisierungen speziell für die verschiedenen Datenstruktur und Algorithmik Kurse der National University of Singapore (NUS) gemacht sind, freuen wir uns, als Befürworter des Online Lernens, wenn auch andere neugierige Geister unsere Visualisierungen nützlich finden.
VisuAlgo ist nicht designed um gut auf kleinen Touchscreens (z,B, Smartphones) zu funktionieren, da die Darstellung komplexer Algorithmen viele Pixel benötigt und click-and-drag Aktionen zur Interaktion. Die minimale Bildschirmauflösung für ein akzeptables Benutz Erlebnis ist 1024x768 und nur die Startseite ist einigermaßen mobilfähig.
VisuAlgo ist ein laufendes Projekt und weitere komplexe Visualisierungen werden weiterhin entwickelt.
Die aufregendste Entwicklung ist der automatisierte Fragen Generator und Überprüfer (das Online Quiz System), dass Studenten erlaubt deren Wissen über grundlegende Datenstrukturen und Algorithmen zu testen. Die Fragen werden mit der Hilfe einiger Regeln zufällig generiert und die Antworten der Studenten werden automatisch von unserem Bewertungs Server bewertet. Das Online Quiz System, wenn es von mehr Informatik Tutoren übernommen wird, sollte eigentlich grundlegende Datenstrucktur- und Algorithmikfragen in Klausuren an vielen Universitäten ersetzten. Indem man ein wenig (allerdings nicht null) Gewicht darauf legt, dass das Online Quiz bestanden wird, kann ein Informatik Tutor (stark) das Können seiner Studenten was solche grundlegenden Fragen betrifft erhöhen, da die Studenten eine nahezu unendlich Anzahl ein Trainingsfragen beantworten können bevor sie das Online Quiz machen. Der Training Modus enthält aktuell Fragen für 12 Visualisierungsmodule. Die letzten 8 werden bald folgen, sodass es für alle Visualisierungsmodule ein Online Quiz gibt.
Eine weitere aktive Abteilung ist das Internationalisierungs Sub-Projekt von VisuAlgo. Wir wollen eine Datenbank für alle Informatik Begriffe aus alle englischen Texte im VisuAlgo System anlegen. Das ist eine große Aufgabe und benötigt Crowdsourcing. Sobald das System funktionstüchtig ist, werden wir VisuAlgo Besucher dazu einladen. Besonders wenn sie keine englischen Muttersprachler sind. Aktuel, haben wir auch verschiedene Notizen in verschiedenen Sprachen über VisuAlgo:
zh, id, kr, vn, th.

Mannschaft

Projektleiter & Berater (Juli 2011 bis heute)
Dr Steven Halim, Senior Lecturer, School of Computing (SoC), National University of Singapore (NUS)
Dr Felix Halim, Software Engineer, Google (Mountain View)

Studentische Hilfskräfte 1 (Jul 2011-Apr 2012)
Koh Zi Chun, Victor Loh Bo Huai

Abschlussprojekt/UROP Studenten 1 (Jul 2012-Dec 2013)
Phan Thi Quynh Trang, Peter Phandi, Albert Millardo Tjindradinata, Nguyen Hoang Duy

Abschlussprojekt/UROP Studenten 2 (Jun 2013-Apr 2014)
Rose Marie Tan Zhao Yun, Ivan Reinaldo

Studentische Hilfskräfte 2 (May 2014-Jul 2014)
Jonathan Irvin Gunawan, Nathan Azaria, Ian Leow Tze Wei, Nguyen Viet Dung, Nguyen Khac Tung, Steven Kester Yuwono, Cao Shengze, Mohan Jishnu

Abschlussprojekt/UROP Studenten 3 (Jun 2014-Apr 2015)
Erin Teo Yi Ling, Wang Zi

Abschlussprojekt/UROP Studenten 4 (Jun 2016-Dec 2017)
Truong Ngoc Khanh, John Kevin Tjahjadi, Gabriella Michelle, Muhammad Rais Fathin Mudzakir

List of translators who have contributed ≥100 translations can be found at statistics page.

Danksagungen
Dieses Projekt wird durch den großzügigen Teaching Enhancement Grant des NUS Centre for Development of Teaching and Learning (CDTL) ermöglicht.

Nutzungsbedingungen

VisuAlgo ist kostenlos für die Informatik-Community dieses Planeten (natürlich auch von Leute nicht von der Erde). Wenn dir VisuAlgo gefällt, ist die einzige Bezahlung um die wir bitten, das du anderen Informatik Studenten und Tutoren von dieser Seite erzählst. =) über Facebook, Twitter, Kurs Internet Seit, Blog Eintrag, Email usw.

Bist du ein Datenstruktur oder Algorithmik Student/Tutor, darfst du diese Webseite für deine Kurse nutzen. Solltest du Screenshots (Videos) von dieser Seite machen, darfst du diese woanders verwenden, solange du die URL dieser Seite (http://visualgo.net) als Referenz angibst. Es ist allerdings NICHT erlaubt VisuAlgo (client-Side) Dateien herunter zu laden und diese auf deiner eigenen Website zu hosten, da das ein  Plagiat wäre. Es ist auch NICHT erlaubt eine Anspaltung dieser Website zu machen und Varianten von VisuAlgo zu erstellen. Eine private Nutzung einer offline Kopie (client-side) von VisuAlgo ist erlaubt.

Beachte allerdings das VisuAlgo's Online Quiz System von Natur aus eine schwere Server-seitige Komponente hat und es gibt keinen einfachen Weg die Server-seitige Scripts und Datenbanken lokal zu speichern. Aktuell kann die allgemeinen Öffentlichkeit nur den 'Trainings Modus' nutzen um an das Online Quiz System zu kommen. Der 'Test-Modus' ist eine kontrollierterte Umgebung in der zufällig generierte Fragen und automatische Überprüfung für eine echte Prüfung in NUS genutzt werden. Andere interessierte Informatik Tutoren sollten Steven kontaktieren, wenn sie auch diesen 'Test-Modus' ausprobieren wollen.

Liste der Publikationen

Diese Arbeit wurde kurz beim CLI Workshop beim ACM ICPC Weltfinale 2012 (Polen, Warschau) und bei der IOI Konferenz bei IOI 2012 (Italien, Sirmione-Montichiari). Du kannst du diesen Link klicken um unser 2012 Paper über dieses System zu lesen (Es hieß 2012 noch nicht VisuAlgo).
Diese Arbeit wurde wurde hauptsächlich von ehemaligen Studenten gemacht. Die letzten Ergebnisse sind hier: Erin, Wang Zi, Rose, Ivan.

Bug Reports oder Anfragen zu neuen Features

VisuAgo ist kein fertiges Projekt. Dr Steven Halim arbeitet aktiv daran VisuAlgo zu verbessern. Wenn du beim benutzten von VisuAlgo in einer Visualisierung/Online Quiz einen Bug findest oder ein neues Feature möchtest, kontaktiere bitte Dr Steven Halim. Sein Kontakt ist die Verkettung seines Namens und at gmail dot com.