7、图布局算法与可视化技巧

图布局算法与可视化技巧

1. 图的不同表示方式

图可以有多种不同的表示方式。例如，同样的图可以用四种不同方式绘制。在第一种表示中，节点分布在周边，但有两条链接交叉；第二种没有交叉链接，但三角形中心的节点在感知上与边缘节点不同，可能会让人错误地认为中心节点的中心性更高；第三种所有节点排成一行，两个居中，两个在两端；最后一种则用填充区域表示节点，区域间的共享边界表示边。

2. 力导向布局

2.1 力导向布局原理

力导向布局是一种非常流行的图布局技术。它直观易懂，适用于大多数类型的图，包括大型图。其基本原理是将相连的节点拉到一起，将不相连的节点推开，也被称为“弹簧”布局。链接被视为弹簧，弹簧在必要时会拉伸和压缩，但静止时有固定的大小。通常，所有节点和弹簧最初是随机布局，然后迭代重新计算弹簧，直到力相互抵消。

2.2 力导向布局示例

以电视频道切换数据为例，节点表示不同的电视频道，链接表示从一个频道切换到另一个频道的点击操作。从可视化结果来看：
- 中心区域 ：大约有二十几个节点，由六七个黄色和橙色的大节点主导，周围有大量紫色链接，这些是最常观看的电视频道，如 VQRI 和 VDRU 等主要国家广播网络。由于它们彼此非常接近，说明观众最常从这些中心频道切换到相邻频道。
- 特定集群 ：最大节点的左上方是一群中等大小的紫色节点，如 GAN、GANPE、GANZE 等，这些是专业有线电视频道，它们之间连接紧密，形成一个独特的集群。
- 低收视节点 ：图像周边被大量白色包围的小节点