Matplotlib 如何在 NetworkX 中更美观地绘制树状图

在 NetworkX 中绘制树状图非常方便，但默认的绘图效果可能不够美观。在这篇文章中，我们将介绍一些方法，使用 Matplotlib 实现更好的树状图绘制效果。

1.设置节点颜色和大小

为了在树状图中突出显示某些节点，我们可以使用不同的节点颜色和大小。下面的示例展示了如何为两个节点设置不同的颜色和大小。

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

G = nx.DiGraph()

G.add_node(1, size=200, color='red')
G.add_node(2, size=300, color='blue')
G.add_edge(1, 2)

# 设置节点颜色和大小
node_color = [d.get('color', '#333') for _, d in G.nodes(data=True)]
node_size = [d.get('size', 100) for _, d in G.nodes(data=True)]

# 绘制树状图
pos = nx.nx_agraph.graphviz_layout(G, prog="dot")
nx.draw_networkx_nodes(G, pos, node_size=node_size, node_color=node_color)
nx.draw_networkx_edges(G, pos)
nx.draw_networkx_labels(G, pos)
plt.axis('off')
plt.show()

这将绘制一个树状图，其中节点1为红色，大小为200，节点2为蓝色，大小为300。

2.使用不同的节点符号

默认情况下，NetworkX 使用圆圈作为节点符号。但是，如果您想要使用更多的节点符号，您需要使用 Matplotlib。下面的示例演示如何使用不同的节点符号。

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

G = nx.DiGraph()

G.add_node(1, symbol='s')
G.add_node(2, symbol='*')
G.add_edge(1, 2)

# 设置节点符号
node_symbols = {'s': 's', '*': '*'}

# 绘制树状图
pos = nx.nx_agraph.graphviz_layout(G, prog="dot")
for n, d in G.nodes(data=True):
    nx.draw_networkx_nodes(G, pos, nodelist=[n], node_shape=node_symbols[d['symbol']])
nx.draw_networkx_edges(G, pos)
nx.draw_networkx_labels(G, pos)
plt.axis('off')
plt.show()

这将绘制一个树状图，其中节点1使用矩形符号，节点2使用星号符号。

3.调整边的宽度

当树状图中的节点具有不同的权重时，我们可以使用不同的边宽度来表示它们之间的关系强度。下面的示例演示了如何调整由节点大小确定的边的宽度。

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

G = nx.DiGraph()

G.add_node(1, size=100)
G.add_node(2, size=200)
G.add_edge(1, 2)

# 设置边宽度
edge_width = [d['size'] / 50 for _, _, d in G.edges(data=True)]

# 绘制树状图
pos = nx.nx_agraph.graphviz_layout(G, prog="dot")
nx.draw_networkx_nodes(G, pos, node_size=[d['size'] for _, d in G.nodes(data=True)])
nx.draw_networkx_edges(G, pos, width=edge_width, alpha=0.5)
nx.draw_networkx_labels(G, pos)
plt.axis('off')
plt.show()

这将绘制一个树状图，其中节点1和2之间的边宽度是由它们之间较大的节点大小确定的。

4.美化节点标签

默认情况下，NetworkX 在节点旁边绘制节点标签。如果有多个节点在同一位置，它们的标签将会重叠。为了避免这个问题，我们可以使用 Matplotlib 美化节点标签。下面的示例演示了如何在节点标签周围绘制一个方形背景。

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

G = nx.DiGraph()

G.add_node(1, label='Node 1')
G.add_node(2, label='Node 2')
G.add_edge(1, 2)

# 绘制树状图
pos = nx.nx_agraph.graphviz_layout(G, prog="dot")
nx.draw_networkx_nodes(G, pos)
nx.draw_networkx_edges(G, pos)
for n, d in G.nodes(data=True):
    label = d.get('label', str(n))
    x, y = pos[n]
    plt.text(x, y, label, ha='center', va='center', bbox=dict(facecolor='white', edgecolor='none', alpha=0.7))
plt.axis('off')
plt.show()

这将绘制一个树状图，其中每个节点标签周围有一个浅灰色的方形背景。