图的生成 ¶
图的生成¶
大多数 igraph 应用程序的第一步是生成图。本节将介绍多种生成图的方法。请阅读 API 文档 以获取每个函数和类的详细信息。
Graph
类是用于生成图的主要对象
>>> from igraph import Graph
要复制图,请使用 Graph.copy()
>>> g_new = g.copy()
从节点和边¶
节点始终从 0 开始编号。要创建具有指定节点数(例如 10)和节点之间边列表的通用图,可以使用通用构造函数
>>> g = Graph(n=10, edges=[[0, 1], [2, 3]])
如果未指定,则图是无向图。要创建有向图
>>> g = Graph(n=10, edges=[[0, 1], [2, 3]], directed=True)
要指定边的权重(或任何其他顶点/边属性),请使用字典
>>> g = Graph(
... n=4, edges=[[0, 1], [2, 3]],
... edge_attrs={'weight': [0.1, 0.2]},
... vertex_attrs={'color': ['b', 'g', 'g', 'y']}
... )
要从类型列表和边列表创建二分图,请使用 Graph.Bipartite()
。
从 Python 内置结构(列表、元组、字典)¶
igraph 支持多种“转换”方法,可以从 Python 内置数据结构(例如字典、列表和元组)导入图
Graph.DictList()
: 从字典列表
Graph.TupleList()
: 从元组列表
Graph.ListDict()
: 从列表字典
Graph.DictDict()
: 从字典的字典
可以使用等效的方法导出图,即,将图转换为使用 Python 内置数据结构的表示形式
有关详细信息和示例,请参阅每个函数的 API 文档。
从矩阵¶
要从邻接矩阵创建图,请使用 Graph.Adjacency()
,对于加权矩阵,请使用 Graph.Weighted_Adjacency()
>>> g = Graph.Adjacency([[0, 1, 1], [0, 0, 0], [0, 0, 1]])
此图是有向图,并具有边 [0, 1]、[0, 2] 和 [2, 2](一个自环)。
要从关联矩阵创建二分图,请使用 Graph.Incidence()
>>> g = Graph.Incidence([[0, 1, 1], [1, 1, 0]])
从文件¶
要从任何受支持格式的文件中加载图,请使用 Graph.Load()
。例如
>>> g = Graph.Load('myfile.gml', format='gml')
如果未指定格式,igraph 将尝试确定格式,如果失败,则会报错。
从外部库¶
igraph 可以从 networkx 和 graph-tool 图格式读取和写入
>>> g = Graph.from_networkx(nwx)
和
>>> g = Graph.from_graph_tool(gt)
从 pandas DataFrame(s)¶
一种常见的做法是将边存储在 pandas.DataFrame 中,其中前两列是源顶点 ID 和目标顶点 ID,任何其他列表示边属性。您可以通过 Graph.DataFrame()
生成图
>>> g = Graph.DataFrame(edges, directed=False)
可以通过单独的 DataFrame 同时设置顶点属性。假定第一列包含所有顶点 ID(包括任何没有边的顶点),任何其他列是顶点属性
>>> g = Graph.DataFrame(edges, directed=False, vertices=vertices)
从公式¶
要从字符串公式创建图,请使用 Graph.Formula()
,例如
>>> g = Graph.Formula('D-A:B:F:G, A-C-F-A, B-E-G-B, A-B, F-G, H-F:G, H-I-J')
注意
此特定公式还会为顶点分配“name”属性。
完全图¶
要创建完全图,请使用 Graph.Full()
>>> g = Graph.Full(n=3)
其中 n 是节点数。您可以指定有向性以及是否包含自环
>>> g = Graph.Full(n=3, directed=True, loops=True)
类似的方法 Graph.Full_Bipartite()
生成完全二分图。最后,方法 Graph.Full_Citation()
创建完全引用图,其中索引为 i 的顶点具有指向索引严格小于 i 的所有顶点的有向边。
树和星形¶
Graph.Tree()
可用于生成规则树,其中几乎每个顶点都具有相同数量的子节点
>>> g = Graph.Tree(n=7, n_children=2)
创建一个具有七个顶点的树 - 其中四个是叶子。根 (0) 有两个子节点(1 和 2),每个子节点有两个子节点(四个叶子)。规则树可以是有向的或无向的(默认)。
方法 Graph.Star()
创建星形图,它是树的一种子类型。
网格¶
Graph.Lattice()
创建所选大小的规则正方形网格。例如
>>> g = Graph.Lattice(dim=[3, 3], circular=False)
在二维中创建一个 3×3 网格(总共 9 个顶点)。circular 用于将网格的每个边连接回另一侧,该过程也称为“周期性边界条件”,有时有助于消除边缘效应。
一维情况(路径图或循环图)非常重要,值得拥有自己的构造函数 Graph.Ring()
,它可以是圆形的也可以不是
>>> g = Graph.Ring(n=4, circular=False)
图谱集¶
Roland C. Read 和 Robin J. Wilson 的著作“An Atlas of Graphs”包含所有未标记的、最多七个顶点的无向图,编号从 0 到 1252。您可以通过索引使用 Graph.Atlas()
创建此列表中的任何图,例如
>>> g = Graph.Atlas(44)
这些图按以下顺序列出
节点数递增;
对于固定数量的节点,边的数量递增;
对于固定数量的节点和边,度序列递增,例如 111223 < 112222;
对于固定的度序列,按自同构数递增排序。
著名图¶
一个精选的著名图列表,这些图经常在文献中用于基准测试和其他目的,可以在 igraph C 核心手册 上找到。您可以通过名称生成该列表中的任何图,例如
>>> g = Graph.Famous('Zachary')
将教你一些关于武术的知识。
随机图¶
可以根据几个不同的模型或游戏创建随机图
Barabási-Albert 模型:
Graph.Barabasi()
Erdős-Rényi:
Graph.Erdos_Renyi()
Watts-Strogatz
Graph.Watts_Strogatz()
随机块模型
Graph.SBM()
随机树
Graph.Tree_Game()
森林火灾游戏
Graph.Forest_Fire()
随机几何图
Graph.GRG()
增长
Graph.Growing_Random()
建立游戏
Graph.Establishment()
偏好,建立的非增长变体
Graph.Preference()
非对称偏好
Graph.Asymmetric_Prefernce()
最近的度数
Graph.Recent_Degree()
k-规则(每个节点的度数为 k)
Graph.K_Regular()
边概率与节点适应度成比例的非增长图
Graph.Static_Fitness()
具有规定的幂律度分布的非增长图
Graph.Static_Power_Law()
具有给定度序列的随机图
Graph.Degree_Sequence()
二分图
Graph.Random_Bipartite()
其他图¶
最后,还有一些生成图的方法不包括在前面的部分中
Kautz 图
Graph.Kautz()
De Bruijn 图
Graph.De_Bruijn()
来自 LCF 表示法的图
Graph.LCF()
任何“同构类”的小图
Graph.Isoclass()
具有指定度序列的图
Graph.Realize_Degree_Sequence()