在R中正确绘制大型邻接矩阵

Question

我有一个相当大但非常稀疏的邻接矩阵（500x500），我想要进行可视化呈现。在尝试找出最佳实现方式时，我发现了多个与R相关的资源，似乎类似于力导向图是最好的选择。其中最有帮助的是http://kateto.net/network-visualization上的网络可视化。虽然我以前从未使用过R，但它似乎具有许多对这种类型的可视化有用的功能。

我已经成功生成了下面的绘图，但是图像非常小，节点被堆叠在一起。

如果我将内容打印为PDF而不是PNG，则分辨率会略有提高，但我仍然遇到了堆叠问题。我的问题是，如何在R中正确绘制大型邻接矩阵以解决这些问题。

到目前为止，我的代码如下（最后几行是我尝试绘制数据的几种不同方式）。非常感谢任何提示。先行致谢。

为方便起见，我已将两个所引用的文件上传到我的GitHub上https://github.com/BStricklin/DataViz。

plot.new()
library('igraph')
setwd("D:/Downloads/polnet2016/Data files")

nodes2 <- read.csv("nodes.csv", header=T, as.is=T)
links2 <- read.csv("nodeAdjacency.csv", header=T, row.names=1)

links2 <- as.matrix(links2)

head(nodes2)
head(links2)

net2 <- graph_from_incidence_matrix(links2)
net2 <- graph_from_adjacency_matrix(links2, mode = "undirected", weighted = TRUE)
net2 <- simplify(net2, remove.multiple = F, remove.loops = T) 

V(net2)$label <- nodes2$id

deg <- degree(net2, mode="all")
V(net2)$size <- deg*3

#plot(net2)
#plot(net2, edge.label=round(E(net2)$weight, 3))
layout <- layout.reingold.tilford(net2)
#plot.igraph(net2,vertex.size=3,layout=layout.lgl)
plot.igraph(net2,vertex.size=3,vertex.label.cex=.5,layout=layout.fruchterman.reingold(net2, niter=10000))

编辑：对于任何想知道我是如何做到这一点的人，我必须使用MATLAB并利用图形和绘图函数。它看起来与R图像差不多丑陋，但通过自定义节点和使用缩放功能，它足够好地工作了。不过，我仍然对如何在R中实现此操作感兴趣。

- Drofdarb

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看到矩阵与图形的对比绘图会很有趣。https://en.wikipedia.org/wiki/Adjacency_matrix - Z boson

你是对的 @user20650，链接是http://kateto.net/network-visualization - Drofdarb

@Zboson 如果你访问我的 Github 页面，文件 nodeAdjacency.csv 就是所谓的图。不同之处在于矩阵是加权的，因此与你链接的页面上的简单填充框不同，矩阵中的数字代表连接强度。 - Drofdarb

一种选择是使用statnet包，并在gplot函数中设置displayisolates = FALSE。如果您坚持使用igraph，则可以设置一个阈值来绘制大于常数的边缘。 - monarque13

我会考虑使用例如networkD3制作交互式图表。相比静态图表，这些通常更有用，可以得出有用的信息。 - alan ocallaghan

Answer 1

您可以从简化网络可视化的角度开始，删除未连接的顶点-即度数低于1的顶点：

net3 <- delete.vertices(net2, degree(net2)<1)

然后，您可以使用一种更适合大型网络的布局算法，例如 layout_with_graphopt，这是一种力导向算法，它允许设置“弹簧”的初始长度，这些弹簧会产生力，最终导致最终布局：

net.graphopt <- layout_with_graphopt(net3, charge = 0.009, mass = 50, spring.length = E(net3)$weight) 

最终，您可以在更大的绘图区域中绘制网络（如上面第一个答案所建议的），通过增加pdf()命令的高度和宽度来实现，具体如下：

pdf("graphopt.pdf", height = 14, width = 14)
plot.igraph(net3,vertex.size=2,vertex.label.cex=.5,layout=net.graphopt)
dev.off()

最终结果仍有些混乱，但至少避免了节点过多重叠：

使用igraph::layout_with_graphopt绘制的网络：

- Bernardo

Answer 2

如果您打算使用网络作为表示方式，那么您需要优化图形布局算法的布局参数，例如Fruchterman-Reingold，以获得漂亮的布局。

另一种解决方案是使用另一种表示方式，如简单矩阵，请参见“使用R和ggplot2绘制邻接矩阵图”。

最后，您可以选择最大的组件并将其单独绘制。这是我通常采用的方法。

- B--rian

Answer 3

尝试将绘图区域扩大：

png("network_name.png", width = 15, height = 15, units = "in", res = 300)
plot.igraph(net2,vertex.size=3, 
vertex.label.cex=.5, 
layout=layout.fruchterman.reingold(net2, niter=10000)) 
dev.off()

- monarque13