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Network图的绘制,你会我也会!

 生物_医药_科研 2019-01-23

对于网络图,其实我们并不陌生,用的比较普遍的是Cytoscape这个软件。不过,我们今天的主角是R包---igragh。相比Cytoscape,igragh的便利之处就是你不用趴在电脑上很痛苦的去一一调整节点的大小,颜色等属性。接下来,我就开启小白学习之旅了。



一、安装并加载所需R包


install.packages('igraph')
library(igraph)



二、使用方法


对于图 graph 这种数据结构而言,最基本的元素包括节点(node) 和 边(edge,节点之间的连线); igraph这个R包提供了很多种创建graph的方式,我们先看一个最简单的例子:


g1 <>
plot(g1)
#简单用参数directed修改,directed参数控制graph有无方向,标明节点之间的指向性;
g2 <>
plot(g2)  

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g1


g2

再举一个栗子,我们改变节点的颜色,标签位置等:


g3 <>'John''Jim''Jim''Jack''Jim''Jack''John''John'), isolates=c('Jesse''Janis''Jennifer''Justin') )
plot (g3, edge.arrow.size=.5, vertex.color=rgb(.25.5.3, alpha=.5), vertex.size=15, vertex.frame.color='gray', vertex.label.color='black', vertex.label.cex=0.8, vertex.label.dist=2, edge.curved=0.2)
#参数很多了,而且'Jesse''Janis''Jennifer''Justin'均是独立的。改变graph()里的参数后(去掉isolates参数),network会有很大变化。

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g3-1


g3-2

下面我们来了解一下在用igraph包画图时可能会用到的函数和参数。


(1)构建graph数据结构:


前面已经说过,igraph这个R包提供了很多种创建graph的方式。如上面的graph函数(也可以是make_graph()),其次还有

graph_from_literal()

graph_from_data_frame()

graph_from_incidence_matrix()

graph_from_adjacency_matrix()等

在R中,输入?graph_from后按table键可查看更多,这里我先讲上面提到的几种常见且易操作的函数。


(2)了解绘图,?Plot.igraph即可查看plot()函数更多参数:


NODES

vertex.color

 节点颜色


vertex.frame.color

 节点边框颜色


vertex.shape

 节点的形状:有circle,square,csquare,rectangle, crectangle,vrectangle,pie,raster,sphere


vertex.size

 节点的大小 (default is 15)


vertex.label

 节点的标签


vertex.label.family

标签的字体系列 (e.g.“Times”, “Helvetica”)


vertex.label.font

 字体: 1 plain, 2 bold, 3, italic, 4 bold italic, 5 symbol


vertex.label.cex

 字体大小


vertex.label.dist

 标签与顶点的距离(默认值为0,标签以顶点为中心)


vertex.label.degree

 标签相对于顶点的位置, (0,pi,pi/2,-pi/2分别表示有,左,下和上) 

EDGES

edge.color

 边的颜色


edge.width

 边宽, 默认值为1


edge.arrow.size

 箭头大小,默认值为 1


edge.arrow.width

 箭头宽度,默认值为 1


edge.lty

 线条类型


edge.curved

 边的曲率,范围0-1(FALSE设置为0,TRUE设置为0.5)

OTHER

layout

 布局,通过layout参数可以方便的指定,使用不同的布局算法;对于不同类型的graph,有不同的自动化的布局算法,默认值为layout_nicely。



三、开始画图


#   graph_from_literal()函数
用这种描述简单构图: - 表示无向连接,+ - 或 - + 指向左和右的有向关系,++表示对称关系,“:”表示顶点集。
#无向图
gl <><>
plot(gl)
# 有向图
plot(graph_from_literal( A +-+ B --- C ++ D + E)) 
#在有向图中B C之间是不相连的

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无向图

有向图

##小贴士:  
·  无向图之间的连接使用-,或者---,这个长度是任意的,如graph_from_literal(A-B) 和 graph_from_literal(A-----B) 等价 , 多个顶点可以直接相连,如graph_from_literal(A---B----C---D);
·  图中的孤立点,可以逗号分开,作为独立的参数,如 上图的o;
·  顶点集,使用:连接的顶点为一个顶点集,顶点集之间的点不相连,其余点均与顶点相连。
·  使用+作为箭头;
·  有向图中,如果顶点之间没有箭头(+),则表示这两个点不相连,双向的箭头可以使用一个或者两个+代替;

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#   graph_from_data_frame()函数,从文件中读取network数据(读取文件的方式就是常规数据读取方式,read.table 或 read.csv等)
#示例数据:

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library(igraph)
net - graph_from_data_frame(d=links, vertices=nodes, directed=T) 
class(net) ##查看net数据类型

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### 用下面命令查看网络数据的nodes, edges及它们的属性:
E(net)
V(net)
E(net)$type
V(net)$media
####展示画图,调整画图参数:增加节点标签等
plot(net, edge.arrow.size=.2, edge.curved=0,
     vertex.color='skyblue', vertex.frame.color='#555555',
     vertex.label=V(net)$media, vertex.label.color='black',
     vertex.label.cex=.7)

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##丰富网络图的内容;
colrs <>'gray50''tomato''gold'#设置节点的分类颜色
V(net)$color <>$media.type
V(net)$size <>$audience.size*0.6   #设置节点大小
V(net)$label.color <>'black'    #设置节点颜色
E(net)$width <>$weight/6   #基于weight值设置边的宽度
E(net)$arrow.size <>#设置箭头及边的大小
E(net)$edge.color <>'gray80'   #设置边的颜色
plot(net,vertex.label=V(net)$media,vertex.label.cex=.7) 

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###添加标签,修改布局(layout)
ll - layout_nicely(net)  ##更多布局用?igraph::layout_进行查看
plot(netlayout=ll)
legend(x=-1.5, y=-1.1, c('Newspaper','Television', 'Online News'), pch=21,
       col='#777777'pt.bg=colrs, pt.cex=2, cex=.8, bty='n'ncol=1)

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好了,igraph包的入门我就先讲到这里!其实,真的还有很多很多内容,如果大家需要,我再来写一篇进阶版。现在要赶紧去动手实践哦!


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