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Graphviz 使用教程

为为为什么

发布于 2022-08-10 06:13:46

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代码可运行

Graphviz 是一个开源的图可视化工具，非常适合绘制结构化的图标和网络。本文记录安装即使用方法。

简介

graphviz 是贝尔实验室设计的一个开源的画图工具，它的强大主要体现在“所思即所得"（WYTIWYG，what you think is what you get），这是和office的“所见即所得“（WYSIWYG，what you see is what you get）完全不同的一种方式。
它的输入是一个用dot语言编写的绘图脚本，通过对输入脚本的解析，分析出其中的点，边以及子图，然后根据属性进行绘制。
用graphviz来绘图的时候，你的主要工作就是编写dot脚本，只要关注图中各个点之间的关系，不需要考虑如何安排各个节点的位置。
官方示例：https://graphviz.org/gallery/

下载安装

官方指引：https://www.graphviz.org/download/

Linux

Ubuntu packages

sudo apt install graphviz

Fedora project

sudo yum install graphviz

Debian packages

sudo apt install graphviz

Stable and development rpms for Redhat Enterprise, or CentOS systems 可用但不是最新版本

sudo yum install graphviz

Windows

下载安装包进行安装
安装时建议勾选将 安装目录 /bin 添加至系统路径如果没有勾选，安装后需要手动将 安装目录 /bin 添加至系统路径

Mac

参考官网：https://www.graphviz.org/download/#mac

测试

命令行执行

dot -V

返回 graphviz 的版本信息则表示安装、路径配置完成

dot - graphviz version 4.0.0 (20220529.0937)

使用

布局引擎

graphviz中包含了众多的布局器：

布局方式	描述
dot	默认布局方式，主要用于有向图
neato	基于spring-model(又称force-based)算法
twopi	径向布局
circo	圆环布局
fdp	主要用于无向图

分别对应 graphviz 安装目录下 bin 文件夹中的可执行程序

帮助

执行 dot --help 可以查看帮助文档

$ dot --help
Error: dot: option -- unrecognized

Usage: dot [-Vv?] [-(GNE)name=val] [-(KTlso)<val>] <dot files>
(additional options for neato)    [-x] [-n<v>]
(additional options for fdp)      [-L(gO)] [-L(nUCT)<val>]
(additional options for memtest)  [-m<v>]
(additional options for config)  [-cv]

 -V          - Print version and exit
 -v          - Enable verbose mode
 -Gname=val  - Set graph attribute 'name' to 'val'
 -Nname=val  - Set node attribute 'name' to 'val'
 -Ename=val  - Set edge attribute 'name' to 'val'
 -Tv         - Set output format to 'v'
 -Kv         - Set layout engine to 'v' (overrides default based on command name)
 -lv         - Use external library 'v'
 -ofile      - Write output to 'file'
 -O          - Automatically generate an output filename based on the input filename with a .'format' appended. (Causes all -ofile options to be ignored.)
 -P          - Internally generate a graph of the current plugins.
 -q[l]       - Set level of message suppression (=1)
 -s[v]       - Scale input by 'v' (=72)
 -y          - Invert y coordinate in output

 -n[v]       - No layout mode 'v' (=1)
 -x          - Reduce graph

 -Lg         - Don't use grid
 -LO         - Use old attractive force
 -Ln<i>      - Set number of iterations to i
 -LU<i>      - Set unscaled factor to i
 -LC<v>      - Set overlap expansion factor to v
 -LT[*]<v>   - Set temperature (temperature factor) to v

 -m          - Memory test (Observe no growth with top. Kill when done.)
 -m[v]       - Memory test - v iterations.

 -c          - Configure plugins (Writes $prefix/lib/graphviz/config
               with available plugin information.  Needs write privilege.)
 -?          - Print usage and exit

基本使用

所有的 graphviz 命令都使用相同的格式

cmd [ flags ] [ input files ]

命令参数	描述
cmd	指布局引擎，包括：dot，neato，twopi，circo，fdp
flags	指帮助文档中提供的标志配置方法，官方文档
input files	输入文件路径

支持有向图 digraph 和无向图 graph

基本示例

以一个精简版的官方示例为例
图文件：

digraph regexp { 
 fontname="Helvetica,Arial,sans-serif"
 node [fontname="Helvetica,Arial,sans-serif"]
 edge [fontname="Helvetica,Arial,sans-serif"]
 n0 -> n1;
 n0 -> n2;
 n0 -> n3;
 n0 -> n4;
 n0 -> n5;
 n0 -> n6;
 n0 -> n7;
 n0 -> n8;
 n0 -> n9;
 n1 -> n10;
 n1 -> n2;
 n1 -> n8;
 n1 -> n9;
 n1 -> n11;
 n2 -> n11;
 n2 -> n7;
 n3 -> n4;
 n3 -> n5;
 n3 -> n6;
 n3 -> n8;
 n3 -> n9;
 n4 -> n12;
 n5 -> n10;
 n5 -> n13;
 n5 -> n9;
 n5 -> n11;
 n5 -> n14;
 n6 -> n2;
 n6 -> n7;
 n6 -> n15;
 n6 -> n11;
 n6 -> n10;
 n6 -> n8;
 n6 -> n9;
 n7 -> n16;
 n7 -> n17;
 n7 -> n18;
 n7 -> n15;
 n10 -> n19;
 n10 -> n15;
 n11 -> n12;
 n12 -> n17;
 n12 -> n15;
 n13 -> n15;
 n13 -> n19;
 n13 -> n14;
 n14 -> n15;
 n16 -> n15;
 n18 -> n15;
}

将该文件保存为 test.txt 文本文件
在文件目录执行命令

dot -Tpng test.txt -o test.png

生成 test.png 文件

参数配置

可以配置图形属性，包括 graph , node, edge 三种属性 node与edge公用样式："dashed"虚线, "dotted"点, "solid"固体框, "invis"隐藏 and “bold” 加粗
graph 属性在配置文件中时可以不用强调 graph [] ，直接写入属性

命令行配置

可以在命令行配置，如帮助文档中的使用方法：

-Gname=val  - Set graph attribute 'name' to 'val'
-Nname=val  - Set node attribute 'name' to 'val'
-Ename=val  - Set edge attribute 'name' to 'val'

以上文示例为例，如需要通过配置 graph 属性为图形添加红色的标题，可以在命令行执行

dot -Tpng -Gfontcolor=red -Glabel="My favorite letters" test.txt -o test.png

图文件配置

也可以在图的生成文件中配置属性
以上文示例为例，如需要通过配置 graph 属性为图形添加红色的标题，并配置node 属性，可以修改配置文件：

digraph regexp { 
 fontname="Helvetica,Arial,sans-serif"
 fontcolor="blue"
 label="My favorite letters"
 node [fontname="Helvetica,Arial,sans-serif", fontcolor="red"]
 edge [fontname="Helvetica,Arial,sans-serif", color="red", arrowhead="diamond"]
 n0 -> n1;
 n0 -> n2;
 n0 -> n3;
 n0 -> n4;
 n0 -> n5;
 n0 -> n6;
 n0 -> n7;
 n0 -> n8;
 n0 -> n9;
 n1 -> n10;
 n1 -> n2;
 n1 -> n8;
 n1 -> n9;
 n1 -> n11;
 n2 -> n11;
 n2 -> n7;
 n3 -> n4;
 n3 -> n5;
 n3 -> n6;
 n3 -> n8;
 n3 -> n9;
 n4 -> n12;
 n5 -> n10;
 n5 -> n13;
 n5 -> n9;
 n5 -> n11;
 n5 -> n14;
 n6 -> n2;
 n6 -> n7;
 n6 -> n15;
 n6 -> n11;
 n6 -> n10;
 n6 -> n8;
 n6 -> n9;
 n7 -> n16;
 n7 -> n17;
 n7 -> n18;
 n7 -> n15;
 n10 -> n19;
 n10 -> n15;
 n11 -> n12;
 n12 -> n17;
 n12 -> n15;
 n13 -> n15;
 n13 -> n19;
 n13 -> n14;
 n14 -> n15;
 n16 -> n15;
 n18 -> n15;
}

直接生成图像，在命令行不需要添加属性

dot -Tpng test.txt -o test.png

生成效果

节点属性

属性可以设置在节点和边上，用一对 [] 表示，多个属性可以用空格或者 , 隔开。

strict graph {
  // 设置节点属性
  b [shape=box];
  c [shape=triangle];

  // 设置边属性
  a -- b [color=blue];
  a -- c [style=dotted];
}

分段

边属性支持分段

digraph G {
  a -> b [dir=both color="red:blue"]
  c -> d [dir=none color="green:red;0.25:blue"]
}

python 调用

graphviz 支持 python 调用
pypi 主页：https://pypi.org/project/graphviz/
在安装好 graphviz 工具后需要安装 python 包

pip install graphviz

使用

# 引入库
import graphviz 
# 创建有向图，不同渲染引擎修改参数engine, e.g. engine='fdp'
dot = graphviz.Digraph(comment='The Round Table') 
# 配置全局属性，以 graph 属性为例
# 可以使用弯曲的连接线
dot.graph_attr['splines'] = 'true'
# 禁止节点重叠
dot.graph_attr['overlap'] = 'false'
# 添加节点
dot.node('A', 'King Arthur')
dot.node('B', 'Sir Bedevere the Wise')
dot.node('L', 'Sir Lancelot the Brave')
# 添加 边
dot.edges(['AB', 'AL'])
dot.edge('B', 'L', constraint='false')
# 渲染
dot.render(view=False, cleanup=True)