改善Graphviz布局

Question

当涉及到制作图形时，我会陷入完美主义麻烦。如果视觉对称性没有被充分探索，我就很难理解发生了什么。我也是一个非常视觉化的学习者，我喜欢简化我学到的东西并在纸上画出来。

Graphviz是一个不错的自动绘图工具，但它可能会更好。让我们以一个好的图形（一个状态机）为例。暂且不论质量（它可以用更好的工具重新绘制），这个状态机几乎完美，除了我会把它逆时针旋转45度以使对称性明显。然后读者应该会花更少的时间来弄清楚q1和q2状态的相似之处以及它们的不同之处。我认为，在它旁边没有其他图形的情况下，有一种最佳的表示方式。

_{(来源：gallery.hd.org)}

现在让我们看一个不太完美的描述：

_{(来源：softpedia.com)}

这看起来像是Graphviz生成的东西。是的，边缘很平滑，但是这太令人困惑了！它看起来像是一个思维导图，而不是一个成品图表，可以供人们使用。我认为人类眼睛渴望（不少于）对称性。是的，层次结构等也是重要因素。

我很惊讶没有更好的算法可用。有些人根本不是视觉学习者，他们可以通过阅读符号来理解抽象概念。但我不行！

那么，我的问题是什么？嗯，是否有更好的免费软件可用于绘制中小型图形？也许？

谢谢！

请告诉我如何改进这篇文章。

P.S. 我花了10分钟在dia中画出一个相似的克隆版本。它还不完美，但很方便制作，因为一切都可以对齐网格（我错过了一些小细节，但不想重新上传）。LR_0需要从上面添加“开始--->”以让用户更快地掌握起始状态。

- Hamish Grubijan

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你能否用代码的术语来定义“美”是什么？你感到惊讶的是，目前并没有更好的算法存在，但是当涉及到创建任意图形时，“更好”的定义并不十分明确 :) 你似乎渴望对称，但你也承认其他人可能更喜欢强调层次结构、平滑边缘等方面。 - Peter Recore

graphviz有很多选项可以改变布局、线条等（尽管从文档中几乎不可能弄清楚如何工作）。例如，您可以尝试将rankdir=LR;添加到图形中以更改布局。 - nos

在第一个图中，LR_2 也通过 SS(a) 连接到 LR_5，而在第二个图中，它通过 S(A) 连接到另一个名为 LR_2 的节点。 - MERose

Answer 1

在尝试了多次绘制并未得到您认为最好的布局之后，您在这里提出了问题：“有没有更好的免费软件可以绘制小到中等规模的图形。”您给出评估布局算法的唯一标准是它们与“代表该图表的单一最佳方法”有多接近。当然，“最好”的评判留给您决定。

这与用给定的编程语言解决问题、失败，然后寻求更好的编程语言几乎相同。

图形绘制算法的核心是优化程序，生成和评估解决方案（此处的“解决方案”是指每个节点的坐标，它们组成一个布局）。根据最小化单个标准或一系列排名标准来评估这些解决方案-即最小化图的一个或多个属性，例如穿越的总边数，或者节点间距离的总和（或两者的组合，或这两个因素的加权组合），或接近对称构型。Graphviz由六种不同的布局算法组成（dot，neato，fdp，sfdp，twopi和circo）。其中，似乎您只使用了dot；但是，考虑到其严格对称性约束条件，twopi和circo可能是更好的选择，这似乎与您对正确绘制图形的想法相匹配。

其次，您问题的文本是关于“图”和图形绘制的。在阅读了您的完整描述后，我不认为您的问题与这两个概念有任何关系。除了一般的图形绘制算法(如graphviz)之外，还有一些特定领域的布局算法，例如Hasse图(用于表示偏序集合),Barabasi-Albert图(无标度网络)和Erdos-Renyi(随机图)。每个算法根据领域提供的标准和约束条件生成图形布局--这应该告诉您，在所有领域中，并不存在单一的"最佳"布局。尽管您在问题中使用了术语"图形"，但您的描述表明您的问题与绘制状态机有关--这是一种高度独特的图形类型。通常，一般的图形绘制算法往往不擅长绘制此类专门的图形，因为算法对领域一无所知。实际上，我不知道任何状态图的布局算法--就像不存在流程图的布局算法(虽然不同，但相似)。工作流方面，您可以在graphviz中绘制图形，然后将其导入Omnigraffle进行微调--在Omnigraffle中，您将拥有对节点和边缘位置的精细控制。

- doug

Answer 2

一些软件允许用户实时调整布局算法，只要用鼠标移动节点即可。这种方法可以大大帮助您处理较大的图形。

我主要了解 Gephi（声明：我是一名开发者）。

- Seb

Answer 3

TikZ生成美丽的图形布局。您可以使用手动布局，让您指定最少的提示，或者您可以请求自动布局。默认设置很好，并且还有钩子可以进行微调。

使用半手动布局，您不必声明每个细节，因为您可以

• 将节点声明为相对于其他节点的“上方”，“右下方”等位置。
• 通过将它们输入为矩阵，在光栅上放置节点：如果要留出一些位置，则非常方便。
• 轻松指定边缘应该进入、离开、弯曲或拐角的方向

对于自动布局，TikZ的graphdrawing库具有一些相当流畅的算法。

这是一个手动布局的示例和用于获取它的TeX代码：

\usepackage{pgf}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{arrows,automata}
\usepackage[latin1]{inputenc}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[->,>=stealth',shorten >=1pt,auto,node distance=2.8cm,
                    semithick]
  \tikzstyle{every state}=[fill=red,draw=none,text=white]

  \node[initial,state] (A)                    {$q_a$};
  \node[state]         (B) [above right of=A] {$q_b$};
  \node[state]         (D) [below right of=A] {$q_d$};
  \node[state]         (C) [below right of=B] {$q_c$};
  \node[state]         (E) [below of=D]       {$q_e$};

  \path (A) edge              node {0,1,L} (B)
            edge              node {1,1,R} (C)
        (B) edge [loop above] node {1,1,L} (B)
            edge              node {0,1,L} (C)
        (C) edge              node {0,1,L} (D)
            edge [bend left]  node {1,0,R} (E)
        (D) edge [loop below] node {1,1,R} (D)
            edge              node {0,1,R} (A)
        (E) edge [bend left]  node {1,0,R} (A);
\end{tikzpicture}
\end{document}

- hurrymaplelad

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什么是TikZ？它是LaTeX的某个包吗？LaTeX是免费的吗？Homebrew不知道“tlmgr”公式。 - Nakilon

Answer 4

我知道一些选项：

• Prefuse - 他们有一个旧版的Java版本。最新版本是Flash，具有一些不错的布局。它被称为Prefuse Flare。 演示页面展示了一些它的布局功能。
• JUNG包括许多布局选项，以及强大的图形分析功能。这里有一些示例。
• Networkx还包括众多布局功能。其中一些列在这里。

- Binary Nerd

Answer 5

Graphviz可以生成您指定的图表。
图片：
脚本：

digraph {
    ranksep=1;
    nodesep=0.5;

    node [shape=circle]

    Start [margin=0 width=0 shape=plaintext]
    q0 [shape = doublecircle label=<<I>q</I><SUB>0</SUB>>]
    q1 [label=<<I>q</I><SUB>1</SUB>>]
    q2 [label=<<I>q</I><SUB>2</SUB>>]
    q3 [label=<<I>q</I><SUB>3</SUB>>]

    Start -> q0
    q1 -> q0 [xlabel="1"]
    q0 -> q1 [xlabel="0"]
    q1 -> q3 [label=" 0"]
    q3:se -> q3:e [label=" 0,1"]
    q2 -> q0 [xlabel="0 "]
    q0 -> q2 [xlabel="1 "]
    q2 -> q3 [label="1"]

    {rank=same; Start; q0; q1}
    {rank=same; q2; q3}
}

Source answer

- kirogasa