在Python中绘制有向图,以分别显示所有边

Question

我正在使用Python来模拟在有向图上发生的过程.我想制作一个这个过程的动画.

我遇到的问题是大多数Python图形可视化库将成对的有向边组合成一个边.例如,NetworkX在显示下图时只绘制两条边,而我想分别显示四条边的每一条:

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt 

G = nx.MultiDiGraph()

G.add_edges_from([
    (1, 2),
    (2, 3),
    (3, 2),
    (2, 1),
])

plt.figure(figsize=(8,8))
nx.draw(G)

我想显示这样的东西,每个平行边缘分开绘制:

R中的igraph中的R倒数边缘的问题似乎处理相同的问题,但是解决方案存在于R igraph库,而不是Python.

有没有一种简单的方法可以使用现有的Python图形可视化库生成这种样式的绘图？如果它可以支持多图,那将是一个奖励.

我愿意接受调用外部程序来生成图像的解决方案.我想生成一系列动画帧,因此解决方案必须自动化.

Answer 1

本的Graphviz工具似乎表现出明显不同的边缘.

例如,给出这个:

digraph G {
  A -> B;
  A -> B;
  A -> B;
  B -> C;

  B -> A;
  C -> B;
}

以dot生产:

Graphviz的输入语言非常简单,所以你可以自己生成它,虽然搜索"python graphviz"确实会出现几个库,包括graphvizPyPI上的模块.

这是使用graphviz模块生成上图的python :

from graphviz import Digraph

dot = Digraph()
dot.node('A', 'A')
dot.node('B', 'B')
dot.node('C', 'C')
dot.edges(['AB', 'AB', 'AB', 'BC', 'BA', 'CB'])

print(dot.source)
dot.render(file_name, view=True)

Answer 2

使用NetworkX,避免文件I/O并通过pydot使用dot进行布局的可能解决方法是:

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib.image as mpimg
from io import BytesIO

g = nx.dodecahedral_graph()
d = nx.drawing.nx_pydot.to_pydot(g) # d is a pydot graph object, dot options can be easily set
# attributes get converted from networkx,
# use set methods to control dot attributes after creation

png_str = d.create_png()
sio = BytesIO() # file-like string, appropriate for imread below
sio.write(png_str)
sio.seek(0)

img = mpimg.imread(sio)
imgplot = plt.imshow(img)

为什么seek(0)需要,请参阅如何在python中从字符串创建图像

如果在IPython(qt)控制台中,那么上面将打印内联,更直接的方法是:

import networkx as nx
from IPython.display import Image

g = nx.dodecahedral_graph()
d = nx.drawing.nx_pydot.to_pydot(g)

png_str = d.create_png()
Image(data=png_str)

Answer 3

也许我有点晚了，但我找到了另一个解决您问题的方法。我发布它是为了如果有人遇到同样的问题，它会有所帮助。

能够绘制向图与networkx使用matplotlib的方式，边缘单独出现，通过将参数connectionstyle的函数networkx.drawing.nx_pylab.draw：

import matplotlib.pyplot as plt
import networkx as nx


# create a directed multi-graph
G = nx.MultiDiGraph()
G.add_edges_from([
    (1, 2),
    (2, 3),
    (3, 2),
    (2, 1),
])
# plot the graph
plt.figure(figsize=(8,8))
nx.draw(G, connectionstyle='arc3, rad = 0.1')
plt.show()  # pause before exiting

结果如下：

另请参阅about the argument的文档matplotlib.patches.ConnectionStyleconnectionstyle。