原文地址: https://blog.mariozzj.cn/posts/52d95125/
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原官方教程(英文):https://igraph.org/python/tutorial/0.9.7/tutorial.html
igraph
igraph 是一个开源免费网络分析工具集合,在效率和便捷性上表现较好。之前所学和网络上的教程大多基于 R 语言,而实际上 igraph 为 R、Python、Mathematica 和 C/C++ 均有支持,可以前往 [igraph 官网](igraph – Network analysis software) 了解。
之前使用过 R 包的 igraph,但是我的 R 语言实在学艺不精,之后也没怎么用到过。在我的数据分析场景下,Python 可能相对于熟悉一些,且可以联动实现数据处理和分析,感觉非常方便。
igraph 的 Python 包的使用文档正在完善中,网络上几经查找并没有完全完整的中文版本手册,所以我本着学习这个程序包的目的顺便将其最新(0.9.7)的英文版本操作手册的概览教程翻译下来,主要来源于 Tutorial (igraph.org) ,如有翻译不地道的地方也请各位指正!整体阅读下来感觉手册写的还是比较简明、全面的。
安装 igraph
使用 pip
安装 igraph
pip install python-igraph
可以继续安装 pycairo
用于支持网络的可视化
pip install pycairo
启动 Python 运行如下代码,检查是否安装成功:
import igraph as ig
petersen = ig.Graph.Famous("petersen")
ig.plot(petersen)
如安装无误,展示的是著名的 Petersen 图。
igraph 使用教程
从零搭建图
引入 igraph
包后,可以自行创建一个图:
>>> g = ig.Graph()
>>> g
<igraph.Graph at 0x294fbc389a0>
>>> print(g)
IGRAPH U--- 0 0 --
在这里,g
是一个 Graph 实例。打印出来的结果中的两个数字是节点数和连边数。如果我们打印上一节的 Petersen 图,会这么返回:
>>> print(petersen)
IGRAPH U--- 10 15 --
+ edges:
0 -- 1 4 5 3 -- 2 4 8 6 -- 1 8 9 9 -- 4 6 7
1 -- 0 2 6 4 -- 0 3 9 7 -- 2 5 9
2 -- 1 3 7 5 -- 0 7 8 8 -- 3 5 6
这里还给出了具体的连边信息,Petersen 图中有 10 个节点和 15 条连边,每个节点都与三个节点相连。
我们可以调用 add_vertices(num)
方法为我们创建的图增加 num 个节点,使用 add_edges([pairs])
方法增加连边。pairs
为两个节点编号组成的元组,可以输入一至多个,如
>>> g.add_vertices(6)
>>> g.add_edges([(0, 1), (1, 2), (2, 0), (2, 3), (3, 4), (4, 5), (5, 3)])
>>> print(g)
IGRAPH U--- 6 7 --
+ edges:
0--1 1--2 0--2 2--3 3--4 4--5 3--5
目前的这个网络中有 6 个节点和 7 条连边。在构建的网络中,节点 ID 是由 0 开始的连续整数,添加连边时的编号对就对应着这些 ID。而连边其实也是有 ID 的,也是由 0 开始的连续整数。节点和连边 ID 的连续性不会改变,所以如果我们删除节点和连边,可能会造成部分节点和连边 ID 的变化。
如果两个节点之间存在连边,我们可以使用 get_eid()
方法获取他们的连边的编号:
>>> g.get_eid(2,3)
3
可以使用 delete_vertices()
方法删除图中的节点,可以使用 delete_edges()
删除图中的连边,括号内的参数为一至多个节点/连边的 ID。
>>> g.delete_edges(3)
>>> ig.summary(g)
IGRAPH U--- 6 6 --
summary()
方法可以只展示图的基本信息,相比于 print()
可以避免大图中大量连边占用输出。
生成图
igraph
包中有多种图生成器,大体上可以分为两种:确定性(Deterministic)和随机性(Stochastic)图生成器。如果调用时输入相同的参数,确定性图生成器创建出来的图是完全相同的,而随机性图生成器则会生成不同的图。
确定性图生成器包括创建树图、正则格(Regular Lattice)、环(Ring)、扩展弦环(Extended Chordal Ring)等著名图。如Graph.Tree()
方法可以创建树图:
>>> g = ig.Graph.Tree(127, 2)
>>> ig.summary(g)
IGRAPH U--- 127 126 --
>>> g2 = ig.Graph.Tree(127, 2)
>>> g2.get_edgelist() == g.get_edgelist()
True
>>> g2.get_edgelist()[0:2]
[(0, 1), (0, 2)]
创建了树图 g
,共计 127 个节点,除叶子节点外每个节点都有 2 个孩子节点,所以共有 126 条连边。后面使用相同参数创建 g2
,可发现 g
和 g2
连边完全相同。这里用到的 get_edgelist()
方法会返回连边元组组成的列表。
随机性图生成器可以创建 ER 随机图(Erdős-Rényi Random Network)、Barabási-Albert 网络模型、随机几何图形(Geometric Random graphs)等。如Graph.GRG()
方法可以创建随机几何图:
>>> g = ig.Graph.GRG(100, 0.2)
>>> ig.summary(g)
IGRAPH U---- 100 516 --
+ attr: x (v), y (v)
在创建随机几何图 GRG(n,d)
的两个参数中,n
指定了节点数量,d
则为连边距离阈值,所有点在单元空间中随机分布,距离小于 d
的则建立连边,这样一种建图规则会导致即使给出相同的参数,创建出来的图也是不一样的:
>>> g2 = ig.Graph.GRG(100, 0.2)
>>> g.get_edgelist() == g2.get_edgelist()
False
>>> g.isomorphic(g2)
False
同样参数创建的 g2
与 g
的边-节点 ID 关系不同。使用isomorphic()
方法能够判定两个图是否同构(isomorphic),很显然从结果看,这次实验中二者也不是同构的。
在 GRG 的 summary 中,我们看到了图的参数(attr)被打印出来,接下来将继续介绍。
设置与获取属性
igraph
使用 ID 区分不同的节点和连边,之前提到过这些 ID 是由 0 开始的连续的整数,当我们删除节点和连边时这种连续性不会被破坏,所以执行删除操作时可能涉及到其他节点/连边 ID 的变化。
假设我们使用 igraph
做社会网络分析,节点代表人,连边代表人之间的社会联系,一种可能的建立节点 ID 和人物名对应关系的方法是创建一个 Python 列表将 ID 和姓名对应起来,这种方式的缺陷是这个列表需要随网络的调整而同步调整,这样或许有些麻烦。
igraph
支持为节点、连边、图对象添加属性。首先,我们创建一个简单的社会网络:
>>> g = ig.Graph([(0,1), (0,2), (2,3), (3,4), (4,2), (2,5), (5,0), (6,3), (5,6)])
假设我们要为节点(人)添加姓名、年龄、性别属性,同时对于连边(社会联系)添加是否为正式联系的标注属性。对于 igraph
包中的每个 Graph
对象,可以调用其成员变量 vs
和 es
,即节点序列 VertexSeq
(Vertice Sequence)和连边序列 EdgeSeq
(Edge Sequence),可以将其当作 Python 中的字典(dict)对象使用:
>>> g.vs
<igraph.VertexSeq object at 0x1b23b90>
>>> g.vs["name"] = ["Alice", "Bob", "Claire", "Dennis", "Esther", "Frank", "George"]
>>> g.vs["age"] = [25, 31, 18, 47, 22, 23, 50]
>>> g.vs["gender"] = ["f", "m", "f", "m", "f", "m", "m"]
>>> g.es["is_formal"] = [False, False, True, True, True, False, True, False, False]
当你将 vs
/es
当作字典使用时,就是将属性值分配给图中的所有节点/连边。当然我们也可以将 vs
/es
当作 Python 的列表(list)使用,给出索引值获取特定节点/连边,对于获取到的节点/连边,也可以(像字典一样使用)修改它的属性:
>>> g.es[0]
igraph.Edge(<igraph.Graph object at 0x4c87a0>,0,{'is_formal': False})
>>> g.es[0].attributes()
{'is_formal': False}
>>> g.es[0]["is_formal"] = True
>>> g.es[0]
igraph.Edge(<igraph.Graph object at 0x4c87a0>,0,{'is_formal': True})
从示例可以看出,es
对象是边序列,其中的每一个元素都是 Edge
对象,打印出来的值是该边所属的图、边 ID、和属性组成的字典。Edge
对象有一些有用的属性,如:source
,展示边的源节点;target
,展示边的目标节点;index
,获得边 ID;tuple
,获得源节点和目标节点组成的元组;以及这里用到的 attributes()
,获得有边的所有属性及值组成的字典。
Graph.es
对象一般是一个图中所有边的集合,索引值 i 一般都会返回 ID 为 i 的边,对 Graph.vs
也同理。但是需要注意,并不是所有的边序列对象都是某个图的所有边的集合,对节点序列对象也是如此,在后文会介绍特例。
之前提到过,不仅对于节点和边,图对象也可以设置参数:
>>> g["date"] = "2009-01-10"
>>> print(g["date"])
2009-01-10
最后,如果需要删除属性,可以使用 Python 关键字 del
,像删除字典中键值对一样删除属性:
>>> g.vs[3]["foo"] = "bar"
>>> g.vs["foo"]
[None, None, None, 'bar', None, None, None]
>>> del g.vs["foo"]
>>> g.vs["foo"]
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 25, in <module>
KeyError: 'Attribute does not exist'
图的结构性指标计算
igraph
提供许多计算图的结构性指标的方法,本节仅选取部分进行介绍,将继续沿用上一节我们建立的图。
大多数人能想到的最简单的指标就是节点的度数。节点的度等于与该节点建立连边的节点数,在有向图中度还分入度(指向该节点的连边数)和出度(由该节点发出的连边数),这些指标 igraph
都可以计算,例如要计算度,可以使用 degree()
方法。
>>> g.degree()
[3, 1, 4, 3, 2, 3, 2]
如果要在有向图中计算入度和出度,只需调用时添加 mode
参数,如 g.degree(mode="in")
,g.degree(mode="out")
。也可以添加一个或多个节点 ID,以获取特定节点的度。
>>> g.degree(6)
2
>>> g.degree([2,3,4])
[4, 3, 2]
这样一种填入一个或多个节点 ID 的方式适用于大多数 igraph
中结构性指标的计算方法。除了填入 ID,当然还可以填入 VertexSeq
和 EdgeSeq
实例,下一篇文章会予以介绍。有一些指标相比于使用整个图,使用部分节点和连边计算的结果是没有意义的,这种情况下可能就不支持这样的输入,但是可以对结果进行索引来获取部分结果(如 Graph.evcent()
)
除了度数,igraph
还可以计算中心性指标,包括节点和边的中介中心性(方法:Graph.betweenness()
、Graph.edge_betweenness()
)或者 Google 的 PageRank (Graph.pagerank()
)等。这里介绍边中介中心性的计算。边中介中心性是网络中所有最短路径中经过该边的路径的数目。
>>> g.edge_betweenness()
[6.0, 6.0, 4.0, 2.0, 4.0, 3.0, 4.0, 3.0. 4.0]
计算得到所有边的中介中心性,然后我们可以综合运用之前的方法,找到那些中介中心性较高的边:
>>> ebs = g.edge_betweenness()
>>> max_eb = max(ebs)
>>> [g.es[idx].tuple for idx, eb in enumerate(ebs) if eb == max_eb]
[(0, 1), (0, 2)]
大多数结构性指标计算可以就部分节点/连边得出,即可以用 VertexSeq
,EdgeSeq
,Vertex
,Edge
对象计算:
>>> g.vs.degree()
[3, 1, 4, 3, 2, 3, 2]
>>> g.es.edge_betweenness()
[6.0, 6.0, 4.0, 2.0, 4.0, 3.0, 4.0, 3.0. 4.0]
>>> g.vs[2].degree()
4
使用参数查找特定节点和连边
选择节点和连边
假设在某个社会网络中,你需要找出具有最大点度或中介中心度的人,除了使用之前给出的方式结合一些你可能掌握的 Python 方法,igraph
提供了更简单的方式:
>>> g.vs.select(_degree=g.maxdegree())["name"]
["Alice", "Bob"]
这种表达乍一看有些奇怪,我们可以一步步拆解来理解。select()
是 VertexSeq
的一个方法,它的唯一目标是通过节点的指标来过滤节点集合,通过添加位置参数或关键字参数可以实现。一般来说位置参数没有显式定义的名称(如_degree
),在关键字参数前读取。
-
如果首个位置参数为
None
,会返回一个空序列:>>> seq = g.vs.select(None) >>> len(seq) 0
-
如果首个位置参数为可调用对象(如函数、绑定方法等),这个对象会逐一被节点序列
vs
中的节点调用。若函数返回结果为True
,当前节点会被包含在结果中,否则被排除在结果之外。>>> graph = Graph.Full(10) >>> only_odd_vertices = graph.vs.select(lambda vertex: vertex.index % 2 == 1) >>> len(only_odd_vertices) 5
-
如果首个位置参数是可迭代的对象(如列表、生成器等),该对象的返回值必须为整数,且这些整数会作为当前节点序列(并不一定是整个图的所有节点)的索引值使用,仅有处于这些索引值位置的节点会进入结果集。返回值中的浮点数、字符串和无效的节点 ID 值会被忽略:
>>> seq = graph.vs.select([2, 3, 7]) >>> len(seq) 3 >>> [v.index for v in seq] [2, 3, 7] >>> seq = seq.select([0, 2]) # filtering an existing vertex set >>> [v.index for v in seq] [2, 7] >>> seq = graph.vs.select([2, 3, 7, "foo", 3.5]) >>> len(seq) 3
-
如果首个位置参数为整数,所有余下的位置参数都应是整数,这些参数被当作索引值使用,处于这些索引值位置的节点会进入结果集。
>>> seq = graph.vs.select(2,3,7) >>> len(seq) 3
除了位置参数之外,select()
方法支持一系列关键字参数(具有显式定义的参数名):
关键字参数 | 含义 |
---|---|
name_eq |
参数/属性必须等于给出的参数值 |
name_ne |
参数/属性必须不等于给出的参数值 |
name_lt |
参数/属性必须小于给出的参数值 |
name_le |
参数/属性必须小于等于给出的参数值 |
name_gt |
参数/属性必须大于给出的参数值 |
name_ge |
参数/属性必须大于等于给出的参数值 |
name_in |
参数/属性必须在给出的参数值之中,参数值须为序列 |
name_notin |
参数/属性必须不在给出的参数值之中,参数值须为序列 |
例如,下面这一行代码能返回 vs
中 age
小于 30 的记录:
>>> g.vs.select(age_lt=30)
当然,select()
也可以以简略形式调用,下面这行与上面那行等价:
>>> g.vs(age_lt=30)
不能写作
g.vs(age < 30)
,因为参数列表中只有=
是被允许的。
有时可能会出现已定义属性与结构指标值名相同的情况,如点度(degree)和你定义的 degree
属性,为解决歧义问题,如需将结构指标名用于筛选节点,必须在指标名前加 _
。
>>> g.vs(_degree_gt=2)
除了度以外,还有一些特殊的结构指标名用于筛选节点:
-
使用
_source
或_from
用于边筛选,筛选那些来源节点为特定节点的边,如筛选来源为 ID 为 2 的边:>>> g.es.select(_source=2)
使用
_target
或_to
用于边筛选,筛选那些目标节点为特定节点的边,用法同上。-
_within
参数传入VertexSeq
或索引值序列(列表或集合),选取包含在给出的节点(索引)序列中的节点。>>> g.es.select(_within=[2,3,4]) >>> g.es.select(_within=g.vs[2:5])
-
_between
参数传入两个由VertexSeq
或包含索引值的列表,或Vertex
对象组成的元组,选取那些从一组的节点发出,指向另一组的节点的边集合。>>> men = g.vs.select(gender="m") >>> women = g.vs.select(gender="f") >>> g.es.select(_between=(men,women))
使用某些属性寻找单一节点或连边
有时我们会用许多属性限定在图中寻找某一个特定的节点或连边。如果这样的条件下有多个结果返回,我们可能不关心返回哪一个结果,或者我们预先知道这样的条件下只会返回一个结果,比如我们用 name
属性查找某个姓名为指定值的节点。
VertexSeq
和 EdgeSeq
对象提供 find()
方法供以上场景使用。与 select()
不同的是,find()
仅返回结果集的第一个结果(如果没有结果则报错)。比如:
claire = g.vs.find(name="Claire")
>>> type(claire)
igraph.Vertex
>>> claire.index
2
如果没有这样的结果则会报错:
>>> g.vs.find(name="Joe")
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ValueError: no such vertex
使用 name
找节点
相比于 ID,节点的名字似乎更容易被记忆。igraph
对 name
属性做了特殊处理,将其设置为“索引”,这样用 name
也可以快速地查找到节点,而且为了让使用更简单,name
可以作为“索引”在所有 ID 可以出现的地方出现,包含列表等情况。
比如计算某一节点的度:
>>> g.degree("Dennis")
3
>>> g.vs.find("Dennis").degree()
3
igraph
在后台维持着 ID 和 name
的对应关系,当图改变时这个对应关系也会对应调整。和 ID 不同,igraph
允许重复的 name
,但是当你在使用 name
寻找某个 name
与其他节点重复的节点时,igraph
只会返回他们之中的一个,如果要寻找其他的节点可能只能用其他办法了。
图与邻接矩阵
邻接矩阵是表示图的一种方式,在邻接矩阵中,行列均为节点编号,对应的值表明节点之间是否有连边。如矩阵中的第 i 行第 j 列的值表明节点 i 和节点 j 是否有连边。要获取图的邻接矩阵,可以使用 get_adjacency()
方法。
>>> g.get_adjacency()
Matrix([[0, 1, 1, 0, 0, 1, 0], [1, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [1, 0, 0, 1, 1, 1, 0], [0, 0, 1, 0, 1, 0, 1], [0, 0, 1, 1, 0, 0, 0], [1, 0, 1, 0, 0, 0, 1], [0, 0, 0, 1, 0, 1, 0]])
>>> print(g.get_adjacency())
[[0, 1, 1, 0, 0, 1, 0]
[1, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[1, 0, 0, 1, 1, 1, 0]
[0, 0, 1, 0, 1, 0, 1]
[0, 0, 1, 1, 0, 0, 0]
[1, 0, 1, 0, 0, 0, 1]
[0, 0, 0, 1, 0, 1, 0]]
从输出可以看出,ID 为 2 的节点( [1, 0, 0, 1, 1, 1, 0] )和 ID 为 0、3、4、5 的节点相连,而和 ID 为 1、6 的节点之间没有连边。
布局与绘图
之前的介绍中,图是一个相对抽象的数学概念,我们没有将其映射至 2D 或 3D 空间。如果我们想将图可视化,我们首先需要将节点对应到二维或三维空间内。图绘制(Graph Drawing)——图理论的一个分支,尝试运用多种图布局算法解决这个映射问题。igraph
引入了部分布局算法,并且可以结合 Cairo 包(本文开始时安装过)将其绘制为 PDF、PNG、SVG 等形式。
布局算法
布局方法是 Graph
对象的成员方法,一般都以 layout_
起头:
方法全名 | 简称 | 算法描述 |
---|---|---|
layout_circle |
circle , circular
|
将节点放在一个圆环上 |
layout_drl |
drl |
常用于大图,分散递归布局 |
layout_fruchterman_reingold |
fr |
Fruchterman-Reingold 力导向布局 |
layout_fruchterman_reingold_3d |
fr3d , fr_3d
|
Fruchterman-Reingold 力导向布局(3D 版) |
layout_kamada_kawai |
kk |
Kamda-Kawai 力导向布局 |
layout_kamada_kawai_3d |
kk3d , kk_3d
|
Kamda-Kawai 力导向布局(3D 版) |
layout_lgl |
large , lgl , large_graph
|
常用于大图,大图布局 |
layout_random |
random |
将节点完全随机放置 |
layout_random_3d |
random_3d |
将节点完全随机放置在三维空间 |
layout_reingold_tilford |
rt , tree
|
Reingold-Tilford 树状布局,对类树状图有用 |
layout_reingold_tilford_circular |
rt_citcular , tree
|
极坐标转换后 Reingold-Tilford 树状布局,对类树状图有用 |
layout_sphere |
sphere , spherical , circular_3d
|
将节点放在球面 |
布局方法可以直接被调用,也可以使用通用的 layout()
方法:
>>> layout = g.layout_kamada_kawai()
>>> layout = g.layout("kamada_kawai")
layout()
方法的首个参数必须为布局算法的简称(如上表),余下的位置参数和关键字参数都为布局算法使用,例如下面两行等价语句:
>>> layout = g.layout_reingold_tilford(root=[2])
>>> layout = g.layout("rt", [2])
布局方法返回 Layout
对象,这个对象像一个列表组成的列表,每个列表对应着节点在 2D 或 3D 空间中的位置坐标。Layout
对象包含一些有用的方法,可以批量转换、缩放、旋转坐标。当然,其主要的作用还是将数据传递给 plot()
方法,获得 2D 图绘制。
使用布局绘图
我们可以用之前的社会网络绘图,采用 Kamada-Kawai 布局:
>>> layout = g.layout("kk")
>>> ig.plot(g, layout=layout)
这将绘制出和下图近似的网络图(实际展现出的样子会随机变化):
如果想使用 matplotlib
作为绘图引擎,需要使用 target
参数创建轴:
>>> import matplotlib.pyplot as plt
>>> fig, ax = plt.subplots()
>>> ig.plot(g, layout=layout, target=ax)
目前还不是很美观,我们可以将人名标注在节点附近,将节点按照性别上色。图中的节点标签默认来源于 label
参数,节点的颜色由 color
标签决定,所以可以调整后重新绘制:
>>> g.vs["label"] = g.vs["name"]
>>> color_dict = {"m": "blue", "f": "pink"}
>>> g.vs["color"] = [color_dict[gender] for gender in g.vs["gender"]]
>>> ig.plot(g, layout=layout, bbox=(300, 300), margin=20)
>>> # ig.plot(g, layout=layout, bbox=(300, 300), margin=20, target=ax) # matplotlib 版本
我们重用了之前的布局对象,但是我们也注明了我们需要一个较小的画布(300 × 300 像素)和 20 像素的边距使得标签能够完全展示。
除了在节点和连边的属性中设置,你当然也可以在 plot()
时传入参数达到相同效果:
color_dict = {"m": "blue", "f": "pink"}
>>> plot(g, layout=layout, vertex_color=[color_dict[gender] for gender in g.vs["gender"]])
如果我们想将节点属性数据和绘图完全分离开来,这是一种推荐的方式。当然,我们也可以完全用一个字典来存储上述布局参数,最后使用 **
操作符将样式参数一并传入:
>>> visual_style = {}
>>> visual_style["vertex_size"] = 20
>>> visual_style["vertex_color"] = [color_dict[gender] for gender in g.vs["gender"]]
>>> visual_style["vertex_label"] = g.vs["name"]
>>> visual_style["edge_width"] = [1 + 2 * int(is_formal) for is_formal in g.es["is_formal"]]
>>> visual_style["layout"] = layout
>>> visual_style["bbox"] = (300, 300)
>>> visual_style["margin"] = 20
>>> plot(g, **visual_style)
节点和边的绘图布局参数
上一节看到了很多节点和边的布局参数,传入这些参数能够覆盖 igraph
绘图的默认设置参数。实际上,有大量的参数可以用于调整布局:
节点绘图布局参数
参数名 | 关键参数 | 用处 |
---|---|---|
color |
vertex_color |
节点的颜色 |
font |
vertex_font |
节点字体 |
label |
vertex_label |
节点标签 |
label_angel |
vertex_label_angle |
节点标签摆放在节点的相对方向角度,例如 0 度时是正右方 |
label_color |
vertex_label_color |
节点标签的颜色 |
label_dist |
vertex_label_dist |
节点标签距离节点的距离,与节点大小相关 |
label_size |
vertex_label_size |
节点标签的字体大小 |
order |
vertex_order |
绘制节点的顺序;序号较小的节点会被优先绘制 |
shape |
vertex_shape |
节点的形状;可用形状有:rectangle (正方形)、circle (圆形)、hidden (隐藏)、triangle-up (三角形)、triangle-down (倒三角),可以查看 drawing_shapes 获取更多形状 |
size |
vertex_size |
节点的大小(单位:像素) |
连边绘图布局参数
参数名 | 关键参数 | 用处 |
---|---|---|
color |
edge_color |
边的颜色 |
curved |
edge_curved |
边的曲率;0 代表直边,负数时边向顺时针方向弯曲,正数时边向逆时针方向弯曲,True 视为 0.5,False 视为 0;使用该参数可以让多条边不互相遮挡,可以查看 plot() 的 autocurve 参数 |
font |
edge_font |
边的字体 |
arrow_size |
edge_arrow_size |
有向图中,边的箭头的大小(相对于 15 像素) |
arrow_width |
edge_arrow_width |
有向图中,边的箭头的宽度(相对于 10 像素) |
width |
edge_width |
边的宽度(单位:像素) |
plot()
的通用关键字参数
用于 plot()
的关键字参数如下:
关键字参数 | 用处 |
---|---|
autocurve |
决定绘图时多边是否自动弯曲;10 000 条以下边的情况默认为 True ,其余为 False
|
bbox |
画布的边界框(Bounding BOX)大小,须为指定宽度和高度的元组;默认为 (600,600)
|
layout |
采用的布局。可以是 Layout 实例,包含坐标元组的列表,或者是布局算法的名称;默认为 auto ,根据图的大小和连接程度自动决定布局 |
margin |
画布的 上/右/下/左 边距,须为数组或列表;如果填写的元素少于 4 个,其中的元素会被重复使用 |
绘图时指定颜色
igraph
可以用以下方式指定颜色(用于边、节点、标签参数)
X11 颜色名
可以查看维基百科中的 X11 颜色名 获得完整列表,或者查看 igraph.drawing.colors.knows_colors
字典的键,在这里不是大小写敏感,所以填入 DarkBlue
与 darkblue
效果相同。
CSS 样式颜色字符串
可按以下样式形成字符串填入(RGB 分别代表红、绿、蓝)
-
#RRGGBB
,六位十六进制,每种颜色从 0 至 255(16 × 16)。如#0088ff
。 -
#RGB
,三位十六进制,每种颜色从 0 至 15,如#08f
。 -
rgb(R, G, B)
,可填入 0 至 255 的十进制整数或百分比。如rgb(0, 127, 255)
或rgb(0%, 50%, 100%)
。
RGB 列表
样例:[255, 128, 0]
,(255, 128, 0)
,"255, 128, 0"
。
保存绘图
igraph
可以将绘图保存为文件,这样可以用于诸如出版等场景。方法也很简单,只需要将目标文件名作为附加参数附在图对象后面即可。支持的格式由扩展引擎决定,igraph
可以保存 Cairo 支持的所有格式,如 SVG,PDF 和 PNG 等。SVG 和 PDF 文件可以被转换为 .ps
和 .eps
格式,PNG 可以被转换为 .tif
。
>>> ig.plot(g, "social_network.pdf", **visual_style)
igraph
与外部包联动
igraph
提供许多方法从外部读取图和保存图:
格式 | 简称 | 读取方法 | 写入方法 |
---|---|---|---|
邻接列表/LGL | lgl |
Graph.Read_Lgl() |
Graph.write_lgl() |
邻接矩阵 | adajacency |
Graph.Read_Adjacency() |
Graph.write_adjacency() |
DL | dl |
Graph.Read_DL() |
暂无 |
边列表 |
edgelist ,edges ,edge
|
Graph.Read_Edgelist() |
Graph.write_edgelist() |
GraphViz |
graphviz ,dot
|
暂无 | Graph.write_dot() |
GML | gml |
Graph.Read_GML() |
Graph.write_gml |
GraphML | graphml |
Graph.Read_GraphML() |
Graph.write_graphml() |
Gzipped GraphML | graphmlz |
Graph.Read_GraphMLz() |
Graph.write_graphmlz() |
LEDA | leda |
暂无 | Graph.write_leda() |
标记边列表/NCOL | ncol |
Graph.Read_Ncol() |
Graph.write_ncol() |
Pajek 格式 |
pajek ,net
|
Graph.Read_Pajek() |
Graph.write_pajek() |
压制图 | pickle |
Graph.Read_Pickle() |
Graph.write_pickle() |
例如,可以下载著名的 扎卡里空手道俱乐部问题 的 案例图文件,解压后将其加载至 igraph
。因为它是 GraphML 文件,需要使用对应的方法:
>>> karate = ig.Graph.Read_GraphML("zachary.graphml")
>>> ig.summary(karate)
IGRAPH UNW- 34 78 -- Zachary's karate club network
如果想要将其转换为其他格式,比如 Pajek 支持的格式,可以继续转化保存:
>>> karate.write_pajek("zachary.net")
需要注意,不同的格式均有其限制,比如有的格式不支持存储参数。最佳的存储 igraph
图的格式可能是 GraphML、GML,或者如果你没有参数,NCOL 和边列表也可以(NCOL 支持节点名和边权重)。如果你只是想暂时保存图,之后还要在 igraph
中使用,可以使用 pickle
格式保证获得相同的图表。
还有两个帮助方法:load()
是一个通用的读取方法,能够尝试从文件类型扩展中自动识别对应类型并读取;Graph.save()
能以文件类型扩展中默认指定格式保存图片,当然也可以用 format
参数填入简称覆盖默认保存类型。
>>> karate = load("zachary.graphml")
>>> karate.save("zachary.net")
>>> karate.save("zachary.my_extension", format="gml")
结语
本篇仅仅从表面介绍了 igraph
包的一些功能,作者将继续完善完整的操作手册。可以查看 API 手册 以获取完整的 igraph
类、函数、方法使用信息。 Graph
类是一个好的开始,如果遇到难懂的部分,可以在 讨论组 中寻求帮助。