开源免费跨平台基于JVM的复杂网络分析软件Gephi简介
Gephi是一款开源免费跨平台基于JVM的复杂网络分析软件, 其主要用于各种网络和复杂系统, 特别是在处理网络关系数据这方面很有优势,下面是两个不错的例子
那么,我们拿到图数据后, 应该如何画出这个图表呢?
图表绘制
通过分析上面两个例子的代码可知,前端插件用的都是 sigma.js ,但是在展示网络数据的时候插件并不会自动的对节点和边进行布局,需要通过后台传给前台数据文件,常用的有两种格式 json 和 gexf
虽然gephi是一个gui程序,但是它提供了一套叫 gephi-toolkit 的东西,可以方便的编程化方式处理数据, 首先加入gephi仓库并引入依赖
<repositories> <repository> <id>gephi-snapshots</id> <name>Gephi Snapshots</name> <url>http://nexus.gephi.org/nexus/content/repositories/snapshots/</url> </repository> <repository> <id>gephi-releases</id> <name>Gephi Releases</name> <url>http://nexus.gephi.org/nexus/content/repositories/releases/</url> </repository> </repositories> <dependencies> <dependency> <groupId>org.gephi</groupId> <artifactId>gephi-toolkit</artifactId> <version>0.8.2</version> </dependency> </dependencies>
添加依赖完成之后,可以参考这个 slide 熟悉一下API
布局算法
布局算法是图算法的一大部分, 常用的有 Force-directed_graph_drawing 力导向算法, 其基本思想是:
- 对网络状态进行初始化
- 计算每次迭代局部区域内,两两节点间的斥力所产生的单位位移(一般为正值)
- 计算每次迭代每条边的引力对两端节点所产生的单位位移(一般为负值)
- 上面两步中的斥力和引力系数直接影响到最终态的理想效果,它与节点间的距离、节点在系统所在区域的平均单位区域均有关,需要开发人员在实践中不断调整
- 累加所有节点的单位位移,结合单次最大移动距离确定每个节点新的位置
- 迭代n次,达到最优效果
gephi-tookit中也自带了几种布局算法, 而且易于使用, 如果你的数据源是数据库, 可以参考 这个例子 ,当然也可以纯手工构建一个图, 示例代码如下所示:
ProjectController pc = Lookup.getDefault().lookup(ProjectController.class); pc.newProject(); Workspace workspace = pc.getCurrentWorkspace(); //Generate a new random graph into a container Container container = Lookup.getDefault().lookup(ContainerFactory.class).newContainer(); GraphModel graphModel = Lookup.getDefault().lookup(GraphController.class).getModel(); DirectedGraph graph = graphModel.getDirectedGraph(); Node n0 = graphModel.factory().newNode("n0"); n0.getNodeData().setLabel("n0"); Node n1 = graphModel.factory().newNode("n1"); n1.getNodeData().setLabel("n1"); Edge edge = graphModel.factory().newEdge(n0, n1, 1f, true); graph.addNode(n0); graph.addNode(n1); graph.addEdge(edge); for(int i = 0 ; i < 100; i++) { Node ntmp = graphModel.factory().newNode("tmp" + i); Edge edgetmp = graphModel.factory().newEdge(n0, ntmp, 1f, true); graph.addNode(ntmp); graph.addEdge(edgetmp); } System.out.println("Nodes: " + graph.getNodeCount()); System.out.println("Edges: " + graph.getEdgeCount()); //Layout for 15 seconds AutoLayout autoLayout = new AutoLayout(20, TimeUnit.SECONDS); autoLayout.setGraphModel(graphModel); YifanHuLayout firstLayout = new YifanHuLayout(null, new StepDisplacement(1f)); ForceAtlasLayout secondLayout = new ForceAtlasLayout(null); AutoLayout.DynamicProperty adjustBySizeProperty = AutoLayout.createDynamicProperty("forceAtlas.adjustSizes.name", Boolean.TRUE, 0.1f);//True after 10% of layout time AutoLayout.DynamicProperty repulsionProperty = AutoLayout.createDynamicProperty("forceAtlas.repulsionStrength.name", new Double(500.), 0f);//500 for the complete period autoLayout.addLayout(firstLayout, 0.9f); autoLayout.addLayout(secondLayout, 0.1f, new AutoLayout.DynamicProperty[]{adjustBySizeProperty, repulsionProperty}); autoLayout.execute(); //Export pdf & gexf ExportController ec = Lookup.getDefault().lookup(ExportController.class); try { File pdfFile = new File("/tmp/data.pdf"); File gexfFile = new File("/tmp/data.gexf"); pdfFile.getParentFile().mkdirs(); gexfFile.getParentFile().mkdirs(); ec.exportFile(pdfFile); ec.exportFile(gexfFile); } catch (IOException ex) { ex.printStackTrace(); }
其中导出的 gexf 数据文件可以用于 sigmajs的展示
参考资料
- http://gephi.github.io/
- http://www.slideshare.net/gephi/gephi-toolkit-tutorialtoolkit
- https://github.com/gephi/gephi/wiki/How-to-code-with-the-Toolkit
THE END
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