python graphviz 的使用-ag真人游戏

摘要本文会介绍使用 graphviz 来绘制树形图。同时介绍使用 python 中的 graphviz 来简单 graphviz 的使用。

简介

graphviz 是一个绘图工具，可以根据 dot 脚本画出树形图等。本文会介绍 graphviz 的简单使用，使用 graphviz 来创建 dot 文件来绘制树形图。本文还会通过几个 graphviz 的例子，来介绍 graphviz 的使用。

参考资料

• graphviz 的中文文档，graphviz 中文文档
• dot 语言介绍（想要更多了解的时候可以查看），graphviz dot 语言介绍
• python graphviz 的入门文档，graphviz user guide
• python graphviz 的 example 介绍，graphviz 的例子
• graphviz 的下载，graphviz download
• 使用 graphviz 的例子，生成项目uml框架图-pyreverse介绍

graphviz 的简单介绍

graphviz 编译的源文件是 dot 文件。我们通过书写 dot 文件，来获得不同的树状图。首先需要安装 graphviz，可以通过下面的链接进行安装，graphviz download。关于 graphviz 的说明，可以参考这个链接，有详细的例子解释，graphviz 中文文档。

绘制简单树形图

我们将如下代码保存为 graph01.dot 文件：

1. digraph g {
2.     main -> parse -> execute;
3.     main -> init;
4.     main -> cleanup;
5.     execute -> make_string;
6.     execute -> printf;
7.     execute -> compare;
8. }

接着使用命令 dot -tjpg ./awesome_project/graph.dot -o graph01.jpg 编译，可以得到名为 graph01.jpg 的图片，图片内容如下所示。

绘制更加复杂的树形图-node 和 edge 的样式

上面是一个简单的树状图的绘制，下面我们来看一个稍微复杂的情况，有以下的几个需求：

• 给 node 和 edge 添加格式，颜色，加粗，是否虚线；
• 在箭头上添加文字，例如使用 a->b [style="dashed", color="skyblue"]；
• 支持中文，在 node 上指定 fontname 即可，fontname="microsoft yahei"
• 指定箭头的方向，这里在连接部分使用 dir=none, dir=both, dir=forward, dir=back；

我们直接看一下最终的代码：

1. digraph g {
2.     main [shape=box];
3.     main -> parse [weight=8];
4.     parse-> execute;
5.     main -> init [style=dotted, dir = none];
6.     main -> cleanup [dir = both];
7.     execute -> {make_string, printf};
8.     init -> make_string;
9.     edge [color=red];
10.     main -> printf [style=bold, label="100 times"];
11.     make_string [label = "make a\nstring"];
12.     node [shape=box, style=filled,color=".7, .3, 1.0", fontname="microsoft yahei"];
13.     execute -> 比较;
14. }

最终的效果如下所示：

定义子图和子图的样式

graphviz 支持子图，即图中的部分节点和边相对对立（软件的模块划分经常如此）。比如在下面的例子中，我们将「流量生成」，「批量流量还原」和「真实流量还原」是一个子图。「仿真环境」等是一个模块，完整的代码如下（需要注意，子图的名称必须以 cluster 开头，否则 graphviz 无法设别）：

1. digraph g {
2.     sumo_rl [style="filled", fontsize = 20, color="black", fillcolor="chartreuse"];
3.     sumo_rl -> 流量生成 [color="red"];
4.     subgraph cluster_traffic{
5.         bgcolor="mintcream";
6.         label = "强化学习数据生成";
7.         流量生成 -> 真实流量还原;
8.         流量生成 -> 批量生成流量;
9.     }
10.     强化学习训练 [style="dashed", color="yellowgreen"];
11.     强化学习测试 [style="dashed", color="yellowgreen"];
12.     批量生成流量 -> 强化学习训练 [style="dashed", color="skyblue"];
13.     真实流量还原 -> 强化学习测试 [style="dashed", color="skyblue"];
14.     sumo_rl -> 仿真环境 [color="red"];
15.     subgraph cluster_rl_env{
16.         bgcolor = "mintcream";
17.         label = "强化学习交互环境";
18.         仿真环境 -> 获得车辆属性;
19.         获得车辆属性 -> 提取环境特征 [label="observation and reward"];
20.         仿真环境 -> 异步控制不同信号灯 [label="action"];
21.     }
22.     与sumo交互 [style="dashed", color="yellowgreen"];
23.     提取环境特征 -> 与sumo交互 [style="dashed", color="skyblue"];
24.     异步控制不同信号灯 -> 与sumo交互 [style="dashed", color="skyblue"];
25. }

最终的效果如下图所示，可以看到我们设置了子图的背景色（同时也可以看一下 node 和 edge 的样式的设计）：

在 vs code 中显示 dot 文件

我们可以安装 graphviz preview 插件来实时显示图像。在安装之前，我们需要确保 graphviz 已经下载安装好了（graphviz download），如果是 ubuntu，直接使用 sudo apt install graphviz 安装即可。下图是 graphviz preview 插件，在全部安装完毕之后，就可以显示了：

python graphviz 简单介绍

上面我们直接使用 dot 文件来生成树形图。但是这样还是有些不是很方便，特别是当树形图比较复杂的时候。这个时候就可以结合 python 的 graphviz 库来进行绘制。首先需要使用 pip 来安装 graphviz。

1. pip install graphviz

最基础的 python graphviz 图像

我们用 graphviz 的例子来进行说明。首先创建一个最基础的 graphviz 图像，创建一个 hello -> world 的连接图。

1. from graphviz import digraph
2. g = digraph('g', filename='hello.gv')
3. g.node('node1', label='hello')
4. g.node('node2', label='world')
5. g.edge('node1', 'node2')
6. g.view()

•  上面我们首先初始化了一个 digraph 类，它可以让我们设置这个 graph 的名称，上面是 'g'，和最后 dot 文件的名称，即 filename 这个参数。
• 接着我们使用 node 来创建节点，其中第一个参数是 node 的 name，第二个参数是 node 的 label，也就是最终会显示在图中的文字。
• 最后使用 edge 来将 node 连起来。edge 的参数为 node 的 name，第一个为起点，第二个为终点。

最终绘制出的结果如下所示：

同时，我们可以通过 g.source 来获取 dot 代码。获取的结果如下所示：

给树形图增加样式

在上面的基础上，我们可以增加树形图的样式。例如我们可以修改 edge 连接的箭头的样式。直接在上面初始化 digraph 之后进行修改。

1. g.edge_attr.update(arrowhead='vee', arrowsize='2') # edge 的样式

此时的树形图如下所示：

上面是从整体上修改整个图的样式。我们也可以单独修改某个 node 的样子。下面我们把某个 node 的样子修改为五角星。只需要直接在 node 中增加 shape 的参数，如下所示：

1. g.node('node1', label='hello', shape='star')
2. g.node('node2', label='world', shape='egg')

最终的效果图如下所示，关于 node 支持的形状，可以查看链接，polygon-based nodes：

我们还可以是设置更加复杂的 node 的样式，可以使用类似 html 的 label。这些被写在 label 下，使用<,> 来包裹内容。下面看一个例子，需要注意的是，下面在 digraph 中使用了 node_atrr，会对整个图的 node 全局有效，这里是使得 node 只显示文字，不显示边框：

1. from graphviz import digraph
2. g = digraph('g', node_attr={'shape': 'plaintext'}, filename='hello.gv')
3. g.graph_attr['rankdir'] = 'lr'
4. g.edge_attr.update(arrowhead='vee', arrowsize='2') # edge 的样式
5. g.node('node1', label='hello', shape='star')
6. g.node('node2', label='world', shape='egg')
7. g.node('tab', label='''<
8.