Some Applications of the Weighted Combinatorial Laplacian

Abstract

The weighted combinatorial Laplacian of a graph is a symmetric matrix which is the discrete analogue of the Laplacian operator. In this thesis, we will study a new application of this matrix to matching theory yielding a new characterization of factor-criticality in graphs and matroids. Other applications are from the area of the physical design of very large scale integrated circuits. The placement of the gates includes the minimization of a quadratic form given by a weighted Laplacian. A method based on the dual constrained subgradient method is proposed to solve the simultaneous placement and gate-sizing problem. A crucial step of this method is the projection to the flow space of an associated graph, which can be performed by minimizing a quadratic form given by the unweighted combinatorial Laplacian.

<b>Andwendungen der gewichteten kombinatorischen Laplace-Matrix</b><br /> Die gewichtete kombinatorische Laplace-Matrix ist das diskrete Analogon des Laplace-Operators. In dieser Arbeit stellen wir eine neuartige Charakterisierung von Faktor-Kritikalität von Graphen und Matroiden mit Hilfe dieser Matrix vor. Wir untersuchen andere Anwendungen im Bereich des Entwurfs von höchstintegrierten Schaltkreisen. Die Platzierung basiert auf der Minimierung einer quadratischen Form, die durch eine gewichtete kombinatorische Laplace-Matrix gegeben ist. Wir präsentieren einen Algorithmus für das allgemeine simultane Platzierungs- und Gattergrößen-Optimierungsproblem, der auf der dualen Subgradientenmethode basiert. Ein wichtiger Bestandteil dieses Verfahrens ist eine Projektion auf den Flussraum eines assoziierten Graphen, die als die Minimierung einer durch die Laplace-Matrix gegebenen quadratischen Form aufgefasst werden kann.