Graphviz 画图和例子

Graphviz 探索

• 简介
  graphviz是贝尔实验室开发的一个开源的工具包，它使用一个特定的DSL(领域特定语言):dot作为脚本语言，然后使用布局引擎来解析此脚本，并完成自动布局。graphviz提供丰富的导出格式，如常用的图片格式，SVG，PDF格式等。

  graphviz中包含了众多的布局器：

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

  graphviz的设计初衷是对有向图/无向图等进行自动布局，开发人员使 用dot脚本定义图形元素，然后选择算法进行布局，最终导出结果。

  　　首先，在dot脚本中定义图的顶点和边，顶点和边都具有各自的属性，比如形状，颜色，填充模式，字体，样式等。然后使用合适的布局算法进行布局。布局算法除了绘制各个顶点和边之外，需要尽可能的将顶点均匀的分布在画布上，并且尽可能的减少边的交叉(如果交叉过多，就很难看清楚顶点之间的关系了)。
  　 所以使用graphviz的一般流程为：

  1. 定义一个图，并向图中添加需要的顶点和边
  2. 为顶点和边添加样式
  3. 使用布局引擎进行绘制

• 绘制dot图

  常用参数
  格式：dot -T -o 
  【dot 可以替换为circo等其他算法】
  输入文件是，生成的格式由指定，生成的文件是。
  其中-T包括：
  -Tps (PostScript),
  -Tsvg -Tsvgz (Structured Vector Graphics),
  -Tfig (XFIG  graphics),
  -Tmif  (FrameMaker graphics),
  -Thpgl (HP pen plotters),
  -Tpcl (Laserjet printers),
  -Tpng -Tgif (bitmap graphics),
  -Tdia (GTK+ based diagrams),
  -Timap (imagemap files for httpd servers for each node or edge  that  has a non-null "href" attribute.),
  -Tcmapx (client-side imagemap for use in html and xhtml).

• 下面简单介绍下DOT语言的语法：

  无向图 ：在最简单的应用中，DOT语言可以用来描述一张无向图。无向图显示了对象间最简单的关系，例如人之间的友谊。使用关键字graph开始一张无向图的定义，并用大括号包含要描述的节点，双连字号（–）被用来描述节点间的关系。另外，一行的末尾需要加上分号（;）。

  graph graphname {
   a -- b -- c;
   b -- d;
  }

  有向图 ：类似于无向图，DOT语言也可以用来描述一张有向图，类似于流程图和树状图。其语法与无向图相似，但要在图的最开始使用关键字’digraph’，并用箭头（->）表示节点直接的关系。

  digraph graphname {
   a -> b -> c;
   b -> d;
  } 

  属性 ：DOT语言中，可以对节点和边添加不同的属性。这些属性可以控制节点和边的显示样式，例如颜色，形状和线形。可以在语句和句尾的分号间放置一对方括号，并在其中中放置一个或多个属性-值对。多个属性可以被逗号和空格（, ）分开。节点的属性被放置在只包含节点名称的表达式后。

   graph graphname {
       // label属性可以改变节点的显示名称
       a [label="Foo"];
       // 节点形状被改变了
       b [shape=box];
       // a-b边和b-c边有相同的属性
       a -- b -- c [color=blue];
       b -- d [style=dotted];
   }   

  注释 ：DOT语言支持C语言与C++风格的单行与多行注释。另外，也支持Shell脚本风格的以#开头的注释。

   // 单行注释
   /* 多行注释 */
   # 如此的行也会被忽略。

• Example-1

  digraph{
          //attributes
      label="byPass-Branch"
      node[color=red];
      //nodes
      headNode->node1;
      headNode->node2;
      node1->node3;
  
      node[shape=box,color=black];
      //distribute
      headNode->fromApp1[style=dotted];
      headNode->fromApp2[style=dotted];
      headNode->headApp[style=dotted,color=blue];
  
      node1->headApp[style=dotted];
      node1->fromApp3[style=dotted];
      node1->node1App[style=dotted,color=blue];
  
      node2->headApp[style=dotted];
      node2->node2App[style=dotted,color=blue];
  
      node3->node1App[style=dotted];
      node3->fromApp4[style=dotted];
      node3->node3App[style=dotted,color=blue];
  }

  

• Example-2

  digraph G {
  size="200,200";
  center=true;
  rankdir=LR;
  //子图
  subgraph cluster_0 {
      style=filled;
      color=lightgrey;
      node [style=filled,color=white];
      a0 -> a1 -> a2 -> a3;
      label = "process #1";
  }
  subgraph cluster_1 {
      node [style=filled];
      b0 -> b1 -> b2 -> b3;
      label = "process #2";
      color=blue;
  
      subgraph cluster_2 {
          node [style=filled];
          c1[shape=circle,peripheries=3,color=red];
          c0 -> c1 -> c2 -> c3[color=yellow];
          label = "process #3";
          color=blue
      }
  }
  //定义节点和边的属性
  start -> a0[style=bold,label="first",decorate=true];
  start -> b0;
  a1 -> b3[style=dotted,color=red,dir=both];
  b2 -> a3[style=dashed,dir=back];
  a3 -> a0[weight=20];
  a3 -> end;
  {b3,c3} -> end;
  
  a3[shape=ellipse,color=green];
  a1[color=red,style=diagonals];
  a2[shape=plaintext,color=orange];
  start [shape=Mdiamond];
  end [shape=Msquare,label="make a\n End"];
  }

  

• Example-3

  digraph G {
  //多边形
  end->a->{e,c,d};
  a[shape=polygon,sides=5,peripheries=3,color=lightblue,style=filled];
  c[shape=polygon,sides=4,skew=.4,label="hello world"];
  d[shape=invtriangle];
  e[shape=polygon,sides=4,distortion=.7];
  
  node1[shape=record,label="left0|middile0|right0"];
  node2[shape=record,label="O1|{O2|{O3|04}|O5}|O6"];
  node1->node2;
  
  
  //record 记录
  node[shape=record];
  struct1[shape=record,label="left| mid\ dle| right"];
  struct2[shape=record,label=" one| two"];
  struct3[shape=record,label="hello\nworld |{ b |{c| d|e}| f}| g | h"];
  struct1->struct2;
  struct1->struct3;
  }

  

• Example-4

  digraph st2{
  
  fontname = "Verdana";
  fontsize = 10;
  rankdir=TB;
  node [fontname = "Verdana", fontsize = 10, color="skyblue", shape="record"];
  edge [fontname = "Verdana", fontsize = 10, color="crimson", style="solid"];
  
  st_hash_type [label="{st_hash_type|(*compare)|(*hash)}"];
  st_table_entry [label="{st_table_entry|hash|key|record|next}"];
  st_table [label="{st_table|type|num_bins|num_entries|bins}"];
  
  st_table:bins -> st_table_entry:head;
  st_table:type -> st_hash_type:head;
  st_table_entry:next -> st_table_entry:head [style="dashed", color="forestgreen"];
  }

  

  使用Circo算法