INSTITUT FUR THEORETISCHE INFORMATIK · ALGORITHMIK · PROF. DR. DOROTHEA WAGNER
Praktikum RoutenplanungThemenvorstellung & Gruppeneinteilung, Wintersemester 2018/2019
Valentin Buchhold, Jonas Sauer, Tim Zeitz, Tobias Zundorf | 21. November 2018
KIT – Universitat des Landes Baden-Wurttemberg undnationales Großforschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
www.kit.edu
Ergebnisse des Ubungsblatts
Gruppen:Daniel Seemaier, Alexander GellnerNina Zimbel, Max WolkDimitri Hohler, Adrian Feilhauer, Felix Diel
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Zeitplan
Wann? Wo? Was?
Heute SR -120 Themen & Gruppeneinteilung5.12. um 14:00 SR -120 Anfangsvortrage13.3. um 14:00 SR 301 Abschlussvortrage
31.3. — Abgabe Ausarbeitung
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Git-Repo
Pro Gruppe ein Repohttps://i11git.iti.kit.edu/git/Praktika/Routenplanung/2018_2019/gruppenname
Wichtig:git config --global user.name "yourname"git config --global user.email "email"
Macht bitte nur Commits mit eurem AccountWir schauen uns die Commits an, um festzustellen, dass jedergleich viel in der Gruppe arbeitet.
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Verbindliche Anmeldung
Wenn jetzt ein Student abbricht, dann ist das fur seine Gruppeein ProblemDeswegen: Verbindliche AnmeldungAbbrechen = Durchgefallen
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Themen
Zu jedem Thema kriegt ihr 1-2 PaperIhr sollt Teile des Papers reimplementierenIhr sollt eine Auswahl der Experimente des Papers wiederholenIhr sollt euch ein paar zusatzliche Experimente ausdenken unddurchfuhrenDer Umfang des Themas hangt von der Gruppengroße ab→3er-Teams mussen mehr machen
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Anfangsvortrage
Anfangsvortrage am 5.12. um 14:00 SR -12010min langIhr sollt eine sehr high-level Ubersicht fur eure Kollegen gebenIhr sollt einen groben Zeitplan vorstellenIhr sollt uns davon uberzeugen, dass ihr das Paper verstandenhabt
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Customization
ProblemstellungSchnelles Berechnen von kurzesten Wegen in Straßennetzwerkenmit wechselnden Metriken.
Motivation
Speed-Up-Technik, die mit beliebigen Metriken umgehen kannZeit, Fußganger, keine Autobahnen, Hohenbeschrankungen, etc.Vorberechnung pro Metrik soll sehr schnell seinEin paar Sekunden fur den gesamten GraphenExtrem schnelle lokale UpdatesEchtzeit-StaudatenSchnelle Queryzeiten (≤ 10 ms)
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Customizable Route PlanningAufgaben
VorberechnungCustomizationDistanzanfragenPfadentpackungVisualisierung SuchraumParallelisierung Customization
Zusatzaufgaben fur 3er-TeamsBerechnung von Partitionen mit Inertial FlowUntersuchung verschiedener Partitionen (+ Visualisierung)Parallelisierung Queries und PfadentpackungTurn Costs
GegebenMulti-Level-Zellenpartition
D. Delling, A. V. Goldberg, T. Pajor, R. F. Werneck:Customizable Route Planning in Road Networks.In: http://research.microsoft.com/apps/pubs/?id=198358
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Customizable Route PlanningAufgaben
VorberechnungCustomizationDistanzanfragenPfadentpackungVisualisierung SuchraumParallelisierung Customization
Zusatzaufgaben fur 3er-TeamsBerechnung von Partitionen mit Inertial FlowUntersuchung verschiedener Partitionen (+ Visualisierung)Parallelisierung Queries und PfadentpackungTurn Costs
GegebenMulti-Level-Zellenpartition
D. Delling, A. V. Goldberg, T. Pajor, R. F. Werneck:Customizable Route Planning in Road Networks.In: http://research.microsoft.com/apps/pubs/?id=198358
Valentin Buchhold, Jonas Sauer, Tim Zeitz, Tobias Zundorf – Praktikum RoutenplanungFolie 9 – 21. November 2018
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Customizable Contract. HierarchiesAufgaben
VorberechnungCustomizationDistanzanfragenPfadentpackungVisualisierung SuchraumElimination-Tree-QueryPerfekte Zeugensuche
Zusatzaufgaben fur 3er-TeamsParallelisierungBerechnung von Ordnungen mit Inertial FlowContraction-Graph-Datenstruktur
GegebenNested-Dissection-Ordnung
J. Dibbelt, B. Strasser, D. Wagner:Customizable Contraction Hierarchies.In: http://arxiv.org/abs/1402.0402
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Customizable Contract. HierarchiesAufgaben
VorberechnungCustomizationDistanzanfragenPfadentpackungVisualisierung SuchraumElimination-Tree-QueryPerfekte Zeugensuche
Zusatzaufgaben fur 3er-TeamsParallelisierungBerechnung von Ordnungen mit Inertial FlowContraction-Graph-Datenstruktur
GegebenNested-Dissection-Ordnung
J. Dibbelt, B. Strasser, D. Wagner:Customizable Contraction Hierarchies.In: http://arxiv.org/abs/1402.0402
Valentin Buchhold, Jonas Sauer, Tim Zeitz, Tobias Zundorf – Praktikum RoutenplanungFolie 10 – 21. November 2018
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PHAST
ProblemstellungSchnelle Berechnung von one-to-all Kurzeste-Wege-Baumen aufStraßennetzwerken.
MotivationEs gibt n2 viele kurzeste WegeBei n = 18 · 106 dauert dasViele Vorberechnungen nur optimal, wenn alle aufgezahlt werdenPHAST nutzt die Hardware geschickt ausGeht in unter einem Tag
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PHASTAufgaben
Basis-PHASTGraphdiameter bestimmenParallelisierungOne-to-many (RPHAST)Parallelisierung mit SSE oder GPU
Zusatzaufgaben fur 3er-TeamsVerschiedene Ordnungen ausprobierenAnwendung: Arc-Flags
Single-Level-Partition mit METISArc-Flags berechnen & visualisierenFlaggenkomprimierung
D. Delling, A. V. Goldberg, A. Nowatzyk, R. F. Werneck:PHAST: Hardware-Accelerated Shortest Path Trees.In: Journal of Parallel and Distributed Computing.
Valentin Buchhold, Jonas Sauer, Tim Zeitz, Tobias Zundorf – Praktikum RoutenplanungFolie 12 – 21. November 2018
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PHASTAufgaben
Basis-PHASTGraphdiameter bestimmenParallelisierungOne-to-many (RPHAST)Parallelisierung mit SSE oder GPU
Zusatzaufgaben fur 3er-TeamsVerschiedene Ordnungen ausprobierenAnwendung: Arc-Flags
Single-Level-Partition mit METISArc-Flags berechnen & visualisierenFlaggenkomprimierung
D. Delling, A. V. Goldberg, A. Nowatzyk, R. F. Werneck:PHAST: Hardware-Accelerated Shortest Path Trees.In: Journal of Parallel and Distributed Computing.
Valentin Buchhold, Jonas Sauer, Tim Zeitz, Tobias Zundorf – Praktikum RoutenplanungFolie 12 – 21. November 2018
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CHArge
ProblemstellungSchnellste Routen fur Elektrofahrzeuge inklusive Ladestopps
Akku darf nicht vollstandig entladenSchnell fahren, oft laden vs.langsam fahren, Energie sparen
? Reachable areaCharging station
st
Valentin Buchhold, Jonas Sauer, Tim Zeitz, Tobias Zundorf – Praktikum RoutenplanungFolie 13 – 21. November 2018
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CHArge
AufgabenBasisalgorithmus: Charging Function PropagationImplementierung Core-CHVisualisierung der RoutenA* mit skalaren PotentialenA* mit stuckweise linearen Funktionen
Zusatzaufgaben fur 3er-TeamsTurn Costs: Energieverbrauch fur GeschwindigkeitswechselModellierung von Ladevorgangen mit Exponentialfunktionen
M. Baum, J. Dibbelt, A. Gemsa, D. Wagner, T. Zundorf:Shortest Feasible Paths with Charging Stops for Battery Electric Vehicles.In: 23rd ACM SIGSPATIAL International Conference on Advances in GeographicInformation Systems (GIS’15), pages 44:1-44:10. ACM Press, 2015.
Valentin Buchhold, Jonas Sauer, Tim Zeitz, Tobias Zundorf – Praktikum RoutenplanungFolie 14 – 21. November 2018
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RAPTOR
ProblemstellungSchnelle Berechnung von multi-kriteriellen (Reisezeit, AnzahlUmstiege, etc.) Anfragen in offentlichen Verkehrsnetzen.
Motivation:Netzwerke sind zeitabhangigBestehen aus Stops, Routen, Trips, . . .Modellierung als Graphen zukompliziert/langsamOptimierung von Ankunftszeit alleinenicht ausreichendDynamische Aspekte:Verspatungen, Ausfalle, . . .
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RAPTORGegeben:
Fahrplandaten fur Deutschland, Schweiz
AufgabenImplementierung von RAPTOR fur Ankunftszeit und UmstiegeImplementierung von rRAPTOR fur ProfilanfragenAusgabe der Routen und VisualisierungParallelisierung
Zusatzaufgaben fur 3er-TeamsImplementierung McRAPTOR mit TarifzonenAlle Algorithmen fur unbeschranktes Laufen erweitern
D. Delling, T. Pajor, and R. F. WerneckRound-Based Public Transit Routing.In: Transportation Science volume 49 no. 3, pages 591-604. 2014.
Valentin Buchhold, Jonas Sauer, Tim Zeitz, Tobias Zundorf – Praktikum RoutenplanungFolie 16 – 21. November 2018
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Themenubersicht
Themen
Customizable Route PlanningRoutenplanung in Straßennetzwerken mit beliebigen MetrikenCustomizable Contraction HierachiesRoutenplanung in Straßennetzwerken mit beliebigen MetrikenPHASTSchnelle Berechnung von one-to-all kurzesten WegenCHArgeRoutenplanung fur ElektroautosRAPTORMulti-kriterielle Fahrplanauskunft
Valentin Buchhold, Jonas Sauer, Tim Zeitz, Tobias Zundorf – Praktikum RoutenplanungFolie 17 – 21. November 2018
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