Υλοποίηση Map-Reduce σε χωρικά δεδομένα με τον αλγόριθμο Dijkstra

Abstract

Η παρούσα διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στην υλοποίηση αλγορίθμου εύρεσης συντομότερων μονοπατιών σε τμηματοποιημένους γράφους με τη χρήση παραλληλοποίησης και map-reduce σε web browsers με Javascript. Ως αλγόριθμος συντομότερου μονοπατιού χρησιμοποιείται ο Dijkstra ενώ τα πειραματικά δεδομένα μας προκύπτουν από το γράφο του οδικού δικτύου της ∆υτικής Ευρώπης, που διατίθενται για επιστημονική χρήση από το Ινστιτούτο Karlsruher. Η διαδικασία χωρίζεται σε τρία βασικά στάδια. Στο στάδιο της προ-επεξεργασίας δεδομένων τμηματοποιείται ο γράφος σε κελιά με τη βοήθεια του εργαλείου METIS. Στο δεύτερο στάδιο δημιουργείται ένα γράφος επικάλυψης, με τη βοήθεια της map-reduce διαδικασίας που εκτελείται από τα προγράμματα περιήγησης των χρηστών (Javascript), ενώ το τρίτο και τελευταίο στάδιο περιλαμβάνει την εύρεση του συντομότερου μονοπατιού με τη χρήση του γράφου επικάλυψης που κατασκευάστηκε στο δεύτερο στάδιο. Να σημειωθεί ότι η παρούσα εργασία ασχολείται μονάχα με τα δύο πρώτα στάδια ενώ το τελευταίο αναφέρεται για λόγους συνέπειας.

This diploma thesis is focused on the implementation of a single source shortest path algorithm for partitioned graphs, using parallel computing and map-reduce on web browsers with Javascript. Dijkstra 's algorithm is used for shortest path calculations whereas the dataset used for the experiments comes from a road graph of Western Europe that the Institute of Karlsruher offers for research. The process is divided in three basic steps. In the first step we partition graph using the METIS tool. In the second step we construct an overlay graph by running the map-reduce process via web visitors. In the third step we calculate the actual shortest path by using the overlay graph that was constructed in the previous steps. It should be mentioned that this diploma thesis deals only with the first two steps. The last step is only mentioned for consequence.