使用D3js绘制Force-Directed Graph（力导向图）

2021-6-7 前端达人

Force-directed（力导向）图形绘制算法通过图形本身的结构（图中顶点与边的拓扑关系）计算出图形的层次，而不依赖于特定领域的知识。使用力导向算法绘制的平面图形通常比较美观，并且图中各条边之间的交叉尽可能的少。

本文对使用D3js绘制Foorce-Directed Graph（力导向图）的过程进行简要的介绍，以下面的逻辑图（包含6个节点和5条边）为例。

import json #nodes为图的节点集合 nodes = [{'name' : 'nodeA'}, 
         {'name' : 'nodeB'}, 
         {'name' : 'nodeC'}, 
         {'name' : 'nodeD'}, 
         {'name' : 'nodeE'}, 
         {'name' : 'nodeF'}] #links为图的边集合，source为起点，target为终点 links = [{'source' : 0 , 'target' : 1}, 
         {'source' : 0 , 'target' : 2}, 
         {'source' : 0 , 'target' : 3}, 
         {'source' : 0 , 'target' : 4}, 
         {'source' : 0 , 'target' : 5}] #graph为逻辑图，由节点集合和边集合组成 graph = {'nodes' : nodes , 'links' : links} print json.dumps(graph)

上例的源码 force-directed-graph.html 及注释如下：

<!DOCTYPE html> <html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml"> <head> <style> .link { stroke : #CCC; stroke-width : 2; } .node text { pointer-events : none; font-size : 12px; } svg { overflow : hidden; } </style> <script src="http://libs.useso.com/js/jquery/1.11.1/jquery.min.js"></script> <script src="http://libs.useso.com/js/d3/3.4.8/d3.min.js"></script> <script> var graph = {"nodes": [{"name": "nodeA"}, 
{"name": "nodeB"}, 
{"name": "nodeC"}, 
{"name": "nodeD"}, 
{"name": "nodeE"}, 
{"name": "nodeF"}], "links": [{"source": 0, "target":1}, 
{"source": 0, "target": 2}, 
{"source": 0, "target": 3}, 
{"source": 0, "target": 4}, 
{"source": 0, "target": 5}]}; //返回随机颜色代码 function random_color() { var letters = '0123456789ABCDEF'.split(''); var color = '#'; for (var i = 0; i < 6; i++ ) {
        color += letters[Math.round(Math.random() * 15)];
    } return color;
} function draw() { var width = 400; var height = 300; //设置svg宽度和高度 var svg = d3.select("#canvas svg")
    .attr("width", width)
    .attr("height", height); //设置Force-Directed力参数 var force = d3.layout.force()
    .gravity(.05)
    .distance(120)
    .charge(-100)
    .size([width, height]);
  force
    .nodes(graph.nodes)
    .links(graph.links)
    .start(); //选择边集合 var link = svg.selectAll(".link")
    .data(graph.links)
    .enter().append("line")
    .attr("class", "link"); //选择节点集合 var node = svg.selectAll(".node")
    .data(graph.nodes)
    .enter().append("g")
    .attr("class", "node")
    .call(force.drag); //响应鼠标拖拽事件 //节点添加圆形图案 node.append("svg:circle").attr("r", 10)
    .style("fill", function(){ return random_color();
    })
    .style("stroke", "#FFF").style("stroke-width", 3);
    node.append("text")
      .attr("dx", 12)
      .attr("dy", ".36em")
      .text(function(d) { return d.name }); //绑定tick事件 force.on("tick", function() { link.attr("x1", function(d) { return d.source.x; })
      .attr("y1", function(d) { return d.source.y; })
      .attr("x2", function(d) { return d.target.x; })
      .attr("y2", function(d) { return d.target.y; });
    node.attr("transform", function(d) { return "translate(" + d.x + "," + d.y + ")"; });
  });
}
$(function(){ draw();
}); </script> </head> <body> <div id="canvas"> <svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" width="100%" height="300"></svg> </div> </body> </html>