NetworkX生成全部最大独立组 (generate all maximal independent sets)

本文介绍了一种使用Python和NetworkX库生成最大独立集和最短路径的方法,用于解决无线网络调度问题。通过将节点图转换为边图,并利用补图的最大团作为原图的最大独立集,实现了快速求解。

Keywords: generate all maximal independent set

keywords: generate all shortest path

 

最近这几天在做一个无线网络中scheduling算法的项目,不可避免的要用到maximal independent sets来生成schedules,这个的算法是np-hard的,要自己写一个算法不经任何优化的程序对于稍微大一点图来说运算结果是灾难性的。google了一下,网上几乎找不到一个很好的解决方法,最后我找到的解决方法应该是最简单的。

 

是用python加上networkx库来实现的:

1) generate all maximal independent set (生成所有的最大独立节点)

 

import networkx as nx
#Construct your graph here by adding nodes and edges as Graph NG
#assuming you want to get maximal independent nodes for node graph NG
#calculate all maximal independant sets
list(nx.find_cliques(nx.complement(NG)))

#assuming you want to get maximal independent links
#convert the node graph to link graph

LG=nx.line_graph(NG)

#calculate all maximal independant sets
list(nx.find_cliques(nx.complement(LG)))
 

 

原理就是首先从node graph生成link graph,然后要用到一个定理,原图的补图的max cliques就是原图的max independent sets.

 

经过我的测试,40个节点的图算出结果还是很快的,60个节点的就有点慢了,有时候可以给出结果,有时候不行,但是没经过优化的c语言算60个节点的一个晚上也算不出来!

 

2)generate all routing 

 

 

nx.all_pairs_shortest_path(NG)
<think>我们被要求使用NetworkX生成图的可视化图片。根据引用[1]和[2],我们可以使用NetworkX库来构建图,并使用matplotlib进行可视化。基本步骤包括: 1. 导入必要的库:networkx和matplotlib.pyplot 2. 创建一个图对象(如无向图、有向图等) 3. 添加节点和边(可以带权重等属性) 4. 使用布局函数计算节点位置(如spring_layout, circular_layout等) 5. 绘制节点、边以及可能的标签(节点标签、边权重等) 6. 显示图形或保存为图片 引用[1]中展示了如何生成一个完全图并绘制,引用[2]则展示了一个带权重的图,并固定了节点位置。 我们将按照以下步骤进行: 步骤1:导入库 步骤2:创建图 步骤3:添加节点和边(以引用[2]中的图为例) 步骤4:设置布局(可以选择固定位置或使用布局算法) 步骤5:绘制图(包括节点、边、标签) 步骤6:显示或保存 注意:引用[4]提到节点颜色可以使用node_color和cmap参数设置。 下面是一个具体的例子,我们将构建一个无向图,包含节点A、B、C、D,以及边和权重,然后进行可视化。</think>### 使用NetworkX生成图的可视化图片 以下是使用NetworkX生成图可视化图片的完整步骤,包含关键参数说明和代码示例: #### 1. **基础图可视化** ```python import networkx as nx import matplotlib.pyplot as plt # 创建空图 G = nx.Graph() # 无向图 # 或用 nx.DiGraph() 创建有向图 # 添加节点(可单个或批量) G.add_node("A") G.add_nodes_from(["B", "C", "D"]) # 添加带权重的边 G.add_edge("A", "B", weight=4) G.add_edge("B", "D", weight=2) G.add_edge("A", "C", weight=3) G.add_edge("C", "D", weight=5) # 计算布局(决定节点位置) pos = nx.spring_layout(G) # 常用弹簧布局 # 其他布局:circular_layout, random_layout, shell_layout # 绘制图形 nx.draw(G, pos, with_labels=True, node_color='skyblue', node_size=800) # 显示图形 plt.show() ``` #### 2. **高级可视化功能** ```python # 添加边权重标签 edge_labels = nx.get_edge_attributes(G, 'weight') nx.draw_networkx_edge_labels(G, pos, edge_labels=edge_labels) # 自定义节点颜色和大小 node_colors = ["red", "green", "blue", "yellow"] node_sizes = [1000, 800, 1200, 900] nx.draw(G, pos, with_labels=True, node_color=node_colors, node_size=node_sizes, font_weight='bold') # 添加标题 plt.title("带权重的网络图") plt.show() ``` #### 3. **保存为图片文件** ```python nx.draw(G, pos, with_labels=True) plt.savefig("network_graph.png", dpi=300, bbox_inches='tight') # 保存为PNG # 支持格式:PDF/SVG/JPG等 ``` #### 关键参数说明: 1. **布局算法**: - `spring_layout()`:模拟物理弹簧(默认) - `circular_layout()`:圆形排列 - `kamada_kawai_layout()`:保持边长相等的布局 2. **节点样式**: - `node_color`:颜色名或RGB值(如`#1f78b4`) - `node_size`:像素大小(默认300) - `cmap`:颜色映射(如`plt.cm.Reds`)[^4] 3. **边样式**: - `width`:边粗细(可关联权重) - `style`:虚线/实线(如`'dashed'`) - `edge_color`:边颜色 4. **标签控制**: - `font_size`:标签字号(默认12) - `font_color`:标签颜色(默认黑色) > 示例效果:生成包含4个节点(A、B、C、D)的网络图,节点按弹簧布局排列,边显示权重值,节点使用自定义颜色[^1][^2]。 #### 4. **异构图可视化(如引用[3])** ```python import dgl import torch # 创建异构图 hetero_graph = dgl.heterograph({ ('drug', 'interacts', 'drug'): ([0, 1], [1, 2]), ('drug', 'treats', 'disease'): ([1], [2]) }) # 转换为NetworkX对象 nx_graph = dgl.to_networkx(hetero_graph) # 可视化 pos = nx.spring_layout(nx_graph) nx.draw(nx_graph, pos, with_labels=True) plt.show() ```
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