使用Python3中的NetworkX创建曲线边界

Question

我想使用networkx（如果您知道更好的框架，我也可以考虑其他框架）来创建一个节点位置固定且边不重叠的图。

我的以前的代码看起来像这样：

#!/usr/bin/env python3

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

# Graph data
names = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E']
positions = [(0, 0), (0, 1), (1, 0), (0.5, 0.5), (1, 1)]
edges = [('A', 'B'), ('A', 'C'), ('A', 'D'), ('A', 'E'), ('D', 'A')]

# Matplotlib figure
plt.figure('My graph problem')

# Create graph
G = nx.MultiDiGraph(format='png', directed=True)

for index, name in enumerate(names):
    G.add_node(name, pos=positions[index])

labels = {}
for edge in edges:
    G.add_edge(edge[0], edge[1])
    labels[(edge[0], edge[1])] = '{} -> {}'.format(edge[0], edge[1])

layout = dict((n, G.node[n]["pos"]) for n in G.nodes())
nx.draw(G, pos=layout, with_labels=True, node_size=300)
nx.draw_networkx_edge_labels(G, layout, edge_labels=labels)

plt.show()

并给出以下结果

我如何确保边缘是“圆形”的，以便它们不重叠？

- g3n35i5

---

抱歉，无法提供帮助；您的代码与以下setup.py导致了segfault。cairocffi==0.9.0 cffi==1.11.5 cycler==0.10.0 decorator==4.3.0 kiwisolver==1.0.1 matplotlib==3.0.0 networkx==2.2 numpy==1.15.2 pgi==0.0.11.2 pycparser==2.19 pyparsing==2.2.2 python-dateutil==2.7.3 six==1.11.0你能分享一下你的吗？ - Aiyion.Prime

只需执行 pip install networkx && pip install matplotlib - g3n35i5

谢谢，我想你是好心。但这不是我需要的。我之前尝试了你建议的方法，但缺少几个依赖项。在安装它们后，我遇到了段错误。 这不是我想要调试的东西，所以如果你能够复制你正在成功使用的setup.py文件，有人可能会帮助你而不会遇到和我一样的问题。顺便问一下，你使用的是哪个具体的Python版本？3.5、3.6还是3.7？ - Aiyion.Prime

抱歉，我可能误解了问题。我没有setup.py文件，但是代码在Python 3.6.6下在虚拟环境中运行没有任何问题。以下步骤的设置适用于我：mkdir graph_stack_tmp python3 -m venv graph_stack_tmp cd graph_stack_tmp source bin/activate pip install networkx matplotlib <现在执行我的代码> - g3n35i5

据我所知，目前使用networkx无法绘制带有曲线边缘的图形，尽管修改源代码以实现这一点并不太困难。networkx在draw_networkx_edges中使用matplotlib的FancyArrowPatch类来绘制箭头（由draw包装）。FancyArrowPatch支持一个connectionstyle参数，但draw_networkx_edges没有设置它；默认是一条直线，这就是你目前得到的结果。鉴于您提供的MWE的质量，我猜测您将能够克隆networkx的github存储库，并修补draw_networkx_edges。 - Paul Brodersen

Answer 1

在其他 NetworkX 新闻中，你现在可以为 `nx.draw_networkx_edges` 指定一个 `connectionstyle` 参数。例如，如果我想要一个带有曲线边缘的网络，我可以编写：

# Compute position of nodes
pos = nx.kamada_kawai_layout(G)

# Draw nodes and edges
nx.draw_networkx_nodes(G, pos)
nx.draw_networkx_edges(
    G, pos,
    connectionstyle="arc3,rad=0.1"  # <-- THIS IS IT
)

为了使边缘更加圆润，只需增加 "rad=x" 中的 x 值。

注意：该代码不会产生所有颜色和箭头的图形，需要更多的代码来实现。

- Ulf Aslak

---

我还应该说的是，由于某种原因，这似乎只在边缘有方向时才有效。这肯定是一个 bug，并且可能会在一些体面的人提出问题并在 https://github.com/networkx/networkx 上做出请求时得到解决。 - Ulf Aslak

如果G是有向的（至少在v.2.5中），它也适用于G.draw。 - arash

这个代码片段在我使用一个无向多图G时无法正常工作。 - Sinusx

@Sinusx提供更多信息。你收到了什么错误消息？你正在使用哪个版本的networkx？ - Ulf Aslak

Answer 2

图的边缘不应该重叠

使用connectionstyle参数绘制具有预定曲率的弧线，不能减少边缘与节点边缘的重叠。

对于直线边缘，与其他绘图元素的重叠通常是不可避免的。但是，如果我们可以绘制曲线边缘，就可以使每个边缘避开其他节点和边缘。这可以通过在每个边缘中插入控制点来实现，从而将每个边缘分割成短的子边缘。然后，我们可以使用标准的Fruchterman-Reingold算法（在networkx中称为spring_layout）将图形模拟为弹簧系统，其中所有节点和控制点相互斥，但连接的节点和控制点也相互吸引。保持（原始）节点的位置固定，同时让边缘控制点的位置退火到平衡位置。

我有一个实现这种方法的代码示例。该代码是Python网络绘图库netgraph的一部分，我是其作者。netgraph与networkx和igraph Graph对象完全兼容，因此生成外观良好的图形应该很容易也很快。

#!/usr/bin/env python
import matplotlib.pyplot as plt
import networkx as nx

from netgraph import Graph # pip install netgraph

g = nx.florentine_families_graph()
Graph(g, edge_layout='curved')
plt.show()

- Paul Brodersen

---

很棒的库！精美的文档。期待使用它。 - Ulf Aslak

Answer 3

我认为你不能直接使用networkx函数来完成这个任务。但是，你可以使用已经计算好的节点位置，直接使用matplotlib进行操作。

调整你的代码：

 import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

# Graph data
names = ['A', 'B', 'C', 'D', 'E']
positions = [(0, 0), (0, 1), (1, 0), (0.5, 0.5), (1, 1)]
edges = [('A', 'B'), ('A', 'C'), ('A', 'D'), ('A', 'E'), ('D', 'A')]

# Matplotlib figure
plt.figure('My graph problem')

# Create graph
G = nx.MultiDiGraph(format='png', directed=True)

for index, name in enumerate(names):
    G.add_node(name, pos=positions[index])

labels = {}




layout = dict((n, G.node[n]["pos"]) for n in G.nodes())
nx.draw(G, pos=layout, with_labels=True, node_size=300)
ax = plt.gca()
for edge in edges:
    ax.annotate("",
                xy=layout[edge[0]], xycoords='data',
                xytext=layout[edge[1]], textcoords='data',
                arrowprops=dict(arrowstyle="->", color="0.5",
                                shrinkA=5, shrinkB=5,
                                patchA=None, patchB=None,
                                connectionstyle="arc3,rad=-0.3",
                                ),
                )
plt.show()

给出：

另请参见这里。

- Lee

---

刚试了一下Colab，结果发现MultiDiGraph的实现方式已经改变了。在以下这行代码中，我不得不使用nodes（复数）而不是node： layout = dict((n, G.nodes[n]["pos"]) for n in G.nodes())（<-- 已经更正的代码行；当前测试的networkx版本：2.4）。 - Daniel B.

Answer 4

如Paul所述，现在有一个选项可以在draw_networkx_edges中使用FancyArrowPatch，但它只适用于有向图，并且速度非常慢。

值得一提的是，我打包了一些旧代码，使用bezier包从NetworkX图（或任何边缘列表）生成漂亮的曲线边缘并绘制它们。它可能很有用：https://github.com/beyondbeneath/bezier-curved-edges-networkx 样例图片，使用SNAP Facebook数据集和ForceAtlas2布局：

- user1282437

---

刚刚尝试将connectionstyle='arc3, rad=0.1'传递给nx.draw()，在一个较小的图上它非常适用，效果非常好。 - undercat