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\title{Graph Rewriting and NMR Spectroscopy in Chemical Reaction Network Modelling}
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\author{Kilian Seng}
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\date{\today}
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\begin{document}
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\begin{titlepage}
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\maketitle
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\end{titlepage}
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\tableofcontents
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\section{Einleitung}
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\section{Theoretische Grundlagen}
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\subsection{Graphen Theorie}
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Die Graphen Theorie befasst sich mit dem Abbilden von Netzwerken und Entitätenbeziehungen. Dabei werden die Netzwerkteilnehmer und Entitäten als Menge von Knoten ($V$) und ihre Verbindungen oder Beziehungen als Menge von Kanten ($E$) abstrahiert. Ein Knoten $v$ ist dabei ein Element der Menge $V$ und eine Kante ein Element der Teilmenge $E \subseteq P_{2}(V)$ Das Tupel $(u,v)$ aus zwei Knoten u und v, mit $u,v \in V$ ist ein Element der Menge $(u,v) \in E$. Ein einfacher Graph ($G$) besteht aus einer Menge von Knoten und Kanten $G = (V, E)$ \cite{bender2006foundations}. Bei einem gerichteten Graph gilt dabei, dass die Kante von Knoten u zu Knoten v gerichtet verläuft. Es gilt $(u,v) \neq (v,u)$, weshalb beide in der Menge von Kanten vorkommen können. In einem ungerichteten Graphen gilt, dass die beiden Tupel dieselbe Kante beschreiben. Es gilt also $(u,v) = (v,u)$. Ein Multigraph ist darüber definiert, dass anders als in einem einfachen Graphen, eine identische Kante mehrmals enthalten ist. Die Kanten sind also keine Menge. Die beiden Kannten haben dann die selbe Repräsentation $(u,v)\stackrel{r}{=}(u,v)$, aber sind nicht die gleiche Kante $(u,v) \neq (u,v)$. Es besteht auch die Möglichkeit, dass eine Kante von einem Knoten zu sich selber führt, also $(v,v)$, was als Schleife bezeichnet wird. Sowohl gerichtete, als auch ungerichtete Graphen können gelabelt sein. Sie werden dann als gelabelter Graph bezeichnet. Dabei lässt sich zwischen Kanten und Knotenlabeln unterscheiden. Für beide Labeltypen gilt jedoch:
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\begin{equation} \label{isomorph}
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\forall e,f \in E: label(e) = label(f) \implies e = f
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\end{equation}
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Die Label sind also einzigartig.
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\subsubsection{Das chemische Molekül als nicht einzigartig gelabelter Graph}
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Ein chemisches Molekül bestehend aus kovalenten Bindungen kann dabei als ein ungerichteter Graph betrachtet werden. Dabei können die Kanten nach den Bindungstypen: einfach, doppelt, dreifach, vierfach und aromatisch gelabelt werden. Die Knoten können nach dem Elementtyp und mit der Elementarladung (-7 bis +7) gelabelt werden. Im Gegensatz zu einem gelabelten Graphen sind diese Label aber nicht einzigartig. Es ist möglich das Kantenlabel Beispielsweise einer Doppelbindung durch zwei Einfachbindungen zwischen den selben Knoten zu ersetzten. Diese Darstellung kann aber keine aromatischen Bindungen repräsentieren. Etwaige sterische Informationen sind dabei mit einem Graphen nicht darstellbar.
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\subsubsection{Morphismen}
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\subsubsection{Automorphismen}
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\subsubsection{Graphtransformation}
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\subsubsection{NMR}
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\section{Methoden}
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\subsection{M\o{}d}
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\subsection{ORCA}
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\cite{ORCA}
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\section{Ergebnisse}
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\subsubsection{M\o{}d}
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\newpage
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\printbibliography
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\end{document} |