MATLAB-绘制网络拓扑结构

参考文档连接：
1.拓扑结构的介绍
2.Matlab绘制树形图
3.Matlab–biograph() 函数

①星形拓扑结构

一、定义

星型拓扑结构是一个中心，多个分节点。它结构简单，连接方便，管理和维护都相对容易，而且扩展性强。网络延迟时间较小，传输误差低。中心无故障，一般网络没问题。中心故障，网络就出问题，同时共享能力差，通信线路利用率不高。

二、.m文件

%% 随机生成31个点
x=100*rand(31,1);
y=100*rand(31,1);
plot(x,y,'r*');
hold on;
%% center代表中心节点一个，children代表子节点30个
for center=1:1
for children=2:31
line([x(center,1),x(children,1)],[y(center,1),y(children,1)])   %将中心节点与所有的子节点连线
text(x(center,1),y(center,1),sprintf('%2.0f',center))  %备注出中心节点的序号
text(x(children,1),y(children,1),sprintf('%2.0f',children))  %备注出子节点的序号
end
end

三、 运行结果

②树形拓扑结构

一、定义

树形拓扑结构从总线拓扑演变而来。形状像一棵倒置的树,顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支，树根接收各站点发送的数据，然后再广播发送到全网。好扩展，容易诊断错误，但对根部要求高。

二、.m文件

1.第一种方式

利用biograph函数生成树

%% 创建31个节点
for n=1:31
    ChannelName{n} = sprintf('%2.0f',n);
end
disp(ChannelName);
%% 画树状拓扑图
tree = [1 2;1 3;1 4;2 5;2 6;2 7;
  3 9;3 10;4 11;4 12;4 13;5 14;5 15;5 16;
    6 17;6 18;6 19;7 20;7 21;7 22;2 8;
    8 23;8 24;8 25;8 26;9 27;9 28;9 29;9 30;10 31;6 8;];
cm = zeros(31);
for i = 1:31
   cm(tree(i,1),tree(i,2)) = 1; %CM是这个图的邻接矩阵
end
bg1 = biograph(cm,ChannelName);
view(bg1);

• biograph函数生成一个bioinformatics图对象。
• BG = biograph(CM,IDs) 语句设置节点的序号名称。①IDs可以使一个元胞数组，数组中每个元素表示一个名字，数组长度与CM矩阵行列长度一致。IDs也可以是一个字符数组（此时各个节点的名字长度相同）。IDs必须是唯一的，不能重复。②参数CM是这个图的邻接矩阵（CM可以是稀疏矩阵形式表示也可以是一般方阵形式）。
• 具体注解见参考文档链接

2.第二种方式

利用treeplot、treelayout函数
（如果你们用第一种方式biograph函数，运行出现’biograph’ requires Bioinformatics Toolbox 错误，出现这个错误是因为你的matlab没有Bioinformatics Toolbox工具包）

%用treeVec放树节点一共33个节点，数组每位存放的的内容是对应节点它的父节点

%如数组前三位，0 1 1，

% 0代表节点1的父节点为0

% 0后面的1代表节点2的父节点为1

% 1后面的1代表节点3的父节点为1，依次类推

treeVec = [0 1 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 3 3 4 4
4 4 5 5 5 5 6 6 6 6 6 7 7 9 9 10 10];

%treeplot 在给定父指针向量的情况下绘制树形图

treeplot(treeVec);

count = size(treeVec,2);

%treelayout设置树或森林的布局

[x,y] = treelayout(treeVec);

x = x';

y = y';

%显示节点名

name1 = cellstr(num2str((1:count)'));

text(x(:,1),y(:,1),name1,'VerticalAlignment','bottom','HorizontalAlignment','right');

三、运行结果

1.第一种方式

biograph函数生成树

2.第二种方式

利用treeplot、treelayout函数

总结

• 虽然想要的拓扑结构图大致呈现出来了，但是算法有点暴力，不是很便捷，效率不是很高，尤其体系在树形拓扑结构图那，因为所需的邻接矩阵是手动设置的，那对于有大量节点需求的应用是不适合的，运用起来会很繁琐。
• 欢迎大家来交流，提供更好的解法，去改进脚本！