Python使用Networkx實現(xiàn)復(fù)雜的人物關(guān)系圖

更新時間：2023年11月19日 08:58:01 作者：蟲無涯

日常工作、生活中我們經(jīng)常會遇到一些復(fù)雜的事務(wù)關(guān)系,比如人物關(guān)系,那如何才能清楚直觀的看清楚這些任務(wù)關(guān)系呢？所以小編給大家介紹了Python如何使用Networkx實現(xiàn)復(fù)雜的人物關(guān)系圖,文中通過代碼示例講解的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

1 簡單引入

日常工作、生活中我們經(jīng)常會遇到一些復(fù)雜的事務(wù)關(guān)系，比如人物關(guān)系，那如何才能清楚直觀的看清楚這些任務(wù)關(guān)系呢？
比如我們從網(wǎng)上搜索1個人物關(guān)系圖，大家看看：

聲明：以下圖片來源于網(wǎng)絡(luò)，如果涉及版權(quán)問題，請聯(lián)系作者刪除。本文僅供學(xué)習(xí)，不做他用。

那我們?nèi)绾问褂?code>Python來實現(xiàn)類似的人物關(guān)系圖呢？
這里我們需要用到Python的networkx模塊，它可以幫助我們很好的顯示我們需要的效果。

2 關(guān)于Networkx

2.1 Networkx簡單說明

NetworkX 是一個用于創(chuàng)建、操作和研究復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的 Python 庫;
可以創(chuàng)建、分析和可視化各種類型的網(wǎng)絡(luò)，例如社交網(wǎng)絡(luò)、Web圖、生物網(wǎng)絡(luò)等;
NetworkX 可以用來創(chuàng)建各種類型的網(wǎng)絡(luò)，包括有向圖和無向圖;
提供各種方法來添加、刪除和修改網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點和邊;
NetworkX 還提供許多圖的算法和分析工具;
NetworkX還提供多種方式來可視化網(wǎng)絡(luò)。

2.2 Networkx部分源碼

NetworkX支持四種圖，從以下源碼可以看出：

Python37\Lib\site-packages\networkx\classes\__init__.py

from .graph import Graph
from .digraph import DiGraph
from .multigraph import MultiGraph
from .multidigraph import MultiDiGraph
from .ordered import *

from .function import *

from networkx.classes import filters

from networkx.classes import coreviews
from networkx.classes import graphviews
from networkx.classes import reportviews

四種圖即為：

圖	說明
`Graph`	無多重邊無向圖
`DiGraph`	無多重邊有向圖
`MultiGraph`	有多重邊無向圖
`MultiDiGraph`	有多重邊有向圖

而本文我們要用的是 Graph，它主要是用點和線來刻畫離散事務(wù)集合，每對事務(wù)之間以某種方式相聯(lián)系的數(shù)學(xué)模型；
Graph可以用來表示的關(guān)系圖為人物關(guān)系圖、流程圖等等；
以下為Graph的幾個方法源碼：

Python37\Lib\site-packages\networkx\classes\graph.py

def draw_networkx_nodes(
    G,
    pos,
    nodelist=None,
    node_size=300,
    node_color="#1f78b4",
    node_shape="o",
    alpha=None,
    cmap=None,
    vmin=None,
    vmax=None,
    ax=None,
    linewidths=None,
    edgecolors=None,
    label=None,
    margins=None,
):
    """Draw the nodes of the graph G.

def draw_networkx_edges(
    G,
    pos,
    edgelist=None,
    width=1.0,
    edge_color="k",
    style="solid",
    alpha=None,
    arrowstyle="-|>",
    arrowsize=10,
    edge_cmap=None,
    edge_vmin=None,
    edge_vmax=None,
    ax=None,
    arrows=None,
    label=None,
    node_size=300,
    nodelist=None,
    node_shape="o",
    connectionstyle="arc3",
    min_source_margin=0,
    min_target_margin=0,
):
    r"""Draw the edges of the graph G.

def draw_networkx_labels(
    G,
    pos,
    labels=None,
    font_size=12,
    font_color="k",
    font_family="sans-serif",
    font_weight="normal",
    alpha=None,
    bbox=None,
    horizontalalignment="center",
    verticalalignment="center",
    ax=None,
    clip_on=True,
):
    """Draw node labels on the graph G.

def circular_layout(G, scale=1, center=None, dim=2):
    # dim=2 only
    """Position nodes on a circle.

    Parameters
    ----------
    G : NetworkX graph or list of nodes
        A position will be assigned to every node in G.

    scale : number (default: 1)
        Scale factor for positions.

    center : array-like or None
        Coordinate pair around which to center the layout.

    dim : int
        Dimension of layout.
        If dim>2, the remaining dimensions are set to zero
        in the returned positions.
        If dim<2, a ValueError is raised.

2.3 Networkx一個示例

比如一個幾個節(jié)點的有向圖：

# -*- coding: utf-8 -*-
import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

# 設(shè)置畫布大小
plt.figure(figsize=(6, 7))

# 創(chuàng)建有向圖對象
G = nx.DiGraph()

# 添加節(jié)點
my_node = ["nodeA", "nodeB", "nodeC", "nodeD", "nodeE", "nodeF"]
for node in my_node:
    G.add_node(node)

# 添加有向邊
for edge in range(len(my_node)-1):
    print(edge)
    G.add_edge(my_node[edge], my_node[edge+1])

# 繪制
# 布局算法
pos = nx.spring_layout(G)
nx.draw(G, pos, with_labels=True)
plt.show()

輸出如下圖示：

3 人物關(guān)系圖繪制過程

3.1 創(chuàng)建原始數(shù)據(jù)

我們以西游記和封神榜部分重點人物關(guān)系為例，先整理好一個任務(wù)關(guān)系excel文檔relation.xls：

character1	character2	color	       num	 relation
菩提祖師	    孫悟空	    antiquewhite	9	  第一任師傅
唐僧	        孫悟空	    aqua	        9	  師徒
如來佛祖	    孫悟空	    aquamarine	    9	  五指山
觀音菩薩	    孫悟空	    azure	        9	  緊箍咒
牛魔王	    孫悟空	    beige	        9	  結(jié)拜兄弟
豬八戒	    孫悟空	    bisque	        9	  大師兄
沙和尚	    孫悟空	    black	        9	  大師兄
白龍馬	    孫悟空	    blanchedalmond	9	  大師兄
孫悟空	    唐僧	        aliceblue	    6	  師徒
豬八戒	    唐僧	        bisque	        6	  師徒
沙和尚	    唐僧	        black	        6	  師徒
白龍馬	    唐僧	        blanchedalmond	6	  師徒
觀音菩薩	    唐僧	        azure	        6	  委派西天取經(jīng)
老鼠精	    唐僧	        blue	        6	  欲嫁
老鼠精	    托塔天王	    blue	        4	  義父女
哪吒	        托塔天王	    blueviolet	    4	  父子
木吒	        托塔天王	    brown	        4	  父子
金吒	        托塔天王	    burlywood	    4	  父子
木吒	        觀音菩薩	    brown	        2	  大弟子
紅孩兒	    觀音菩薩	    cadetblue	    2	  善財童子
金吒	        如來佛祖	    burlywood	    1	  前部護法
鐵扇公主	    牛魔王	    darkkhaki	    2	  夫妻
紅孩兒	    牛魔王	    cadetblue	    2	  父子
紅孩兒	    鐵扇公主	    cadetblue	    1	  母子
哪吒	        太乙真人	    blueviolet	    1	  師徒
太乙真人	    元始天尊	    chartreuse	    7	  師徒
云中子	    元始天尊	    chocolate	    7	  師徒
玉鼎真人	    元始天尊	    coral	        7	  師徒
王母娘娘	    元始天尊	    cornflowerblue	7	  父女
鴻鈞老祖	    元始天尊	    cornsilk	    7	  師徒
姜子牙	    元始天尊	    crimson	        7	  師徒
太上老君	    鴻鈞老祖	    cyan	        3	  師徒
靈寶天尊	    鴻鈞老祖	    darkblue	    3	  師徒
雷震子	    云中子	    darkcyan	    1	  師徒
楊戩	        玉鼎真人	    darkgoldenrod	1	  師徒
沉香	        楊戩	        darkgray	    2	  舅舅
三圣母	    楊戩	        darkgreen	    2	  兄妹
元始天尊	    鴻鈞老祖	    darkmagenta	    3	  師徒
托塔天王	    孫悟空	    darkgrey	    9	  上下級

這里需要注意一點，人物的數(shù)量和顏色的數(shù)量要對應(yīng)起來，不然會報錯：

ValueError: 'c' argument has 23 elements, which is inconsistent with 'x' and 'y' with size 29.

從上邊的錯誤看，其實就是我的人物角色有29個，但是顏色只有23個，沒有對應(yīng)起來；
為了避免錯誤，我們把人物和顏色列一個表，需要的時候選對應(yīng)的數(shù)據(jù)就行：

孫悟空	    aliceblue
菩提祖師	    antiquewhite
唐僧	        aqua
如來佛祖	    aquamarine
觀音菩薩	    azure
牛魔王	    beige
豬八戒	    bisque
沙和尚	    black
白龍馬	    blanchedalmond
老鼠精	    blue
哪吒	        blueviolet
木吒	        brown
金吒	        burlywood
紅孩兒	    cadetblue
太乙真人	    chartreuse
云中子	    chocolate
玉鼎真人	    coral
王母娘娘	    cornflowerblue
鴻鈞老祖	    cornsilk
姜子牙	    crimson
太上老君	    cyan
靈寶天尊	    darkblue
雷震子	    darkcyan
楊戩	        darkgoldenrod
沉香	        darkgray
三圣母	    darkgreen
托塔天王	    darkgrey
鐵扇公主	    darkkhaki
元始天尊	    darkmagenta

3.2 獲取目標(biāo)文件數(shù)據(jù)

讀取excel中的文件數(shù)據(jù)：

class TestRelation():
    def __init__(self):
        super(TestRelation, self).__init__()

        # 獲取目標(biāo)文件數(shù)據(jù)
        self.data = "./relation.xls"
        self.data_content = pd.DataFrame(pd.read_excel(self.data)) 
        self.character = self.data_content['character1'].drop_duplicates().values.tolist() 
        self.characters = self.data_content[['character1', 'character2', 'num']]

比如我們打印一下self.characters：

0        菩提祖師        孫悟空    9
1          唐僧         孫悟空    9
2        如來佛祖        孫悟空    9
3        觀音菩薩        孫悟空    9
4         牛魔王        孫悟空    9
5         豬八戒        孫悟空    9
6         沙和尚        孫悟空    9
7         白龍馬        孫悟空    9
8         孫悟空         唐僧    6
9         豬八戒         唐僧    6
10        沙和尚         唐僧    6
11        白龍馬         唐僧    6
12       觀音菩薩         唐僧    6
13        老鼠精         唐僧    6
14        老鼠精       托塔天王    4
15         哪吒       托塔天王    4
16         木吒       托塔天王    4
17         金吒       托塔天王    4
18         木吒       觀音菩薩    2
19        紅孩兒       觀音菩薩    2
20         金吒       如來佛祖    1
21       鐵扇公主        牛魔王    2
22        紅孩兒        牛魔王    2
23        紅孩兒       鐵扇公主    1
24         哪吒       太乙真人    1
25       太乙真人       元始天尊    7
26        云中子       元始天尊    7
27       玉鼎真人       元始天尊    7
28       王母娘娘       元始天尊    7
29       鴻鈞老祖       元始天尊    7
30        姜子牙       元始天尊    7
31       太上老君       鴻鈞老祖    3
32       靈寶天尊       鴻鈞老祖    3
33        雷震子        云中子    1
34         楊戩       玉鼎真人    1
35         沉香         楊戩    2
36        三圣母         楊戩    2
37       元始天尊       鴻鈞老祖    3
38       托塔天王        孫悟空    9

3.3 獲取顏色數(shù)據(jù)

# 獲取顏色數(shù)據(jù)
self.colors = self.data_content['color'].drop_duplicates().values.tolist()
print(self.colors)

顏色獲取如下：

['antiquewhite', 'aqua', 'aquamarine', 'azure', 
'beige', 'bisque', 'black', 'blanchedalmond', 
'aliceblue', 'blue', 'blueviolet', 'brown', 
'burlywood', 'cadetblue', 'darkkhaki', 'chartreuse',
'chocolate', 'coral', 'cornflowerblue', 'cornsilk',
 'crimson', 'cyan', 'darkblue', 'darkcyan', 
 'darkgoldenrod', 'darkgray', 'darkgreen', 'darkmagenta', 'darkgrey']

3.5 添加邊數(shù)據(jù)

self.my_graph = nx.Graph()
for i in self.characters.index:
    self.my_graph.add_edge(self.characters.character1[i],
                           self.characters.character2[i],
                           weight=self.characters.num[i])

3.6 定義邊及權(quán)重

# 定義兩個邊，邊給權(quán)重，s起點，e終點，w權(quán)重
edge1 = [(s, e) for (s, e, w) in self.my_graph.edges(data=True) if (w['weight'] >= 1)]
edge2 = [(s, e) for (s, e, w) in self.my_graph.edges(data=True) if (w['weight'] >= 5)]

3.7 圖的布局、點、邊和標(biāo)簽

# 圖的布局
pos = nx.circular_layout(self.my_graph)

# 點
nx.draw_networkx_nodes(self.my_graph, pos, alpha=1, node_size=300,
                       node_color=self.colors, node_shape='o')

# 邊
nx.draw_networkx_edges(self.my_graph, pos, edgelist=edge1, width=1,
                       alpha=0.3, edge_color='g', style='dashed')

nx.draw_networkx_edges(self.my_graph, pos, edgelist=edge2, width=1.5,
                        alpha=0.5, edge_color='red')
# 標(biāo)簽
nx.draw_networkx_labels(self.my_graph, pos, font_size=9)

3.8 展示結(jié)果

# 結(jié)果顯示
plt.axis('off')
plt.title('西游記重點人物簡單關(guān)系圖（只是示例）')
plt.rcParams['font.size'] = 8

plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']
plt.show()

3.9 完整源碼

# -*- coding:utf-8 -*-
# 作者：蟲無涯
# 日期：2023/11/16
# 文件名稱：test_relation.py
# 作用：network應(yīng)用
# 聯(lián)系：VX(NoamaNelson)
# 博客：https://blog.csdn.net/NoamaNelson

import pandas as pd
import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt


class TestRelation():
    def __init__(self):
        super(TestRelation, self).__init__()

        # 獲取目標(biāo)文件數(shù)據(jù)
        self.data = "./relation.xls"
        self.data_content = pd.DataFrame(pd.read_excel(self.data))
        self.character = self.data_content['character1'].drop_duplicates().values.tolist()
        self.characters = self.data_content[['character1', 'character2', 'num']]
        print(self.characters)

    def test_relation(self):

        # 設(shè)置畫布大小，可以使用默認(rèn)的
        # plt.figure(figsize=(4, 5))

        # 獲取顏色數(shù)據(jù)
        self.colors = self.data_content['color'].drop_duplicates().values.tolist()
        print(self.colors)

        self.my_graph = nx.Graph()
        # 添加邊
        for i in self.characters.index:
            self.my_graph.add_edge(self.characters.character1[i],
                       self.characters.character2[i],
                       weight=self.characters.num[i])

        # 定義兩個邊，邊給權(quán)重，s起點，e終點，w權(quán)重
        edge1 = [(s, e) for (s, e, w) in self.my_graph.edges(data=True) if (w['weight'] >= 1)]
        edge2 = [(s, e) for (s, e, w) in self.my_graph.edges(data=True) if (w['weight'] >= 5)]

        # 圖的布局
        pos = nx.circular_layout(self.my_graph)

        # 點
        nx.draw_networkx_nodes(self.my_graph, pos, alpha=1, node_size=300,
                               node_color=self.colors, node_shape='o')

        # 邊
        nx.draw_networkx_edges(self.my_graph, pos, edgelist=edge1, width=1,
                               alpha=0.3, edge_color='g', style='dashed')

        nx.draw_networkx_edges(self.my_graph, pos, edgelist=edge2, width=1.5,
                               alpha=0.5, edge_color='red')
        # 標(biāo)簽
        nx.draw_networkx_labels(self.my_graph, pos, font_size=9)

        # 結(jié)果顯示
        plt.axis('off')
        plt.title('西游記重點人物簡單關(guān)系圖（只是示例）')
        plt.rcParams['font.size'] = 8
        plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei']  # 解決中文亂碼
        plt.show()


if __name__ == "__main__":
    relation = TestRelation()
    relation.test_relation()

4 人物關(guān)系效果圖

運行上邊的完整源碼得到如下效果：

以上就是Python使用Networkx實現(xiàn)復(fù)雜的人物關(guān)系圖的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Python Networkx人物關(guān)系圖的資料請關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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Python使用Networkx實現(xiàn)復(fù)雜的人物關(guān)系圖

目錄

1 簡單引入

2 關(guān)于Networkx

2.1 Networkx簡單說明

2.2 Networkx部分源碼

2.3 Networkx一個示例

3 人物關(guān)系圖繪制過程

3.1 創(chuàng)建原始數(shù)據(jù)

3.2 獲取目標(biāo)文件數(shù)據(jù)

3.3 獲取顏色數(shù)據(jù)

3.5 添加邊數(shù)據(jù)

3.6 定義邊及權(quán)重

3.7 圖的布局、點、邊和標(biāo)簽

3.8 展示結(jié)果

3.9 完整源碼

4 人物關(guān)系效果圖

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2.2 Networkx部分源碼

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3 人物關(guān)系圖繪制過程

3.1 創(chuàng)建原始數(shù)據(jù)

3.2 獲取目標(biāo)文件數(shù)據(jù)

3.3 獲取顏色數(shù)據(jù)

3.5 添加邊數(shù)據(jù)

3.6 定義邊及權(quán)重

3.7 圖的布局、點、邊和標(biāo)簽

3.8 展示結(jié)果

3.9 完整源碼

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