R语言igraph 包-构建网络图

Posted 2020-09-21 庐州月光

igaph 是一个项目，目标是建立一条简单，易用的网络分析工具，有 R, python, C/C++ 等语言的具体实现；

项目主页：

http://igraph.org/

在R语言中，对应的就是 igraph 这个R包

安装：

install.packages("igraph")

使用：

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（节点之间的连线，edge）;

igraph 这个R包提供了很多种创建graph的方式，我们先看一个最基本的例子，从数据框创建一个graph；

我们将要创建的graph 如下：

可以看到，这个graph 包括5个节点，首先创建一个数据框，这个数据框中的每一行是一个节点，每一列是节点的属性

代码如下：

> actors <- data.frame(name=c("Alice", "Bob", "Cecil", "David",
                            "Esmeralda"),
                     age=c(48,33,45,34,21),
                     gender=c("F","M","F","M","F"))

> actors
       name age gender
1     Alice  48      F
2       Bob  33      M
3     Cecil  45      F
4     David  34      M
5 Esmeralda  21      F

actors 这个数据框保存了图中所有节点的信息，共5个节点，有name, age, gender 3种属性；注意节点的属性是自定义的

接下来创建另外一个数据框，保存边的信息，

代码如下：

> relations <- data.frame(from=c("Bob", "Cecil", "Cecil", "David",
+                                "David", "Esmeralda"),
+                         to=c("Alice", "Bob", "Alice", "Alice", "Bob", "Alice"),
+                         same.dept=c(FALSE,FALSE,TRUE,FALSE,FALSE,TRUE),
+                         friendship=c(4,5,5,2,1,1), advice=c(4,5,5,4,2,3))
> relations
       from    to same.dept friendship advice
1       Bob Alice     FALSE          4      4
2     Cecil   Bob     FALSE          5      5
3     Cecil Alice      TRUE          5      5
4     David Alice     FALSE          2      4
5     David   Bob     FALSE          1      2
6 Esmeralda Alice      TRUE          1      3

relations 数据框保存了节点之间的连线信息， from， to 两列描述了这条边是从哪个节点到哪个检点，最后的3列是每条边的一些自定义的属性

当两个数据框创建完成之后，就可以利用 graph_from_data_frame 函数创建一个graph, 代码如下：

g <- graph_from_data_frame(relations, directed=TRUE, vertices=actors)

第一个参数是保存edge 信息的数据框，directed 参数控制graph 有无方向，vertices 参数是保存节点信息的数据框

最后进行一个简单的可视化

plot(p)

就可以得到如下所示的图：

 上面只是最基本的可视化的例子，对于graph 而言，有directed graph 和 undirected graph 两种，在可视化的时候，最核心的东西是计算每个节点的位置，对于不同类型的graph， 有不同的自动化的布局算法

 通过layout 参数可以方便的指定，使用不同的布局算法

代码示例：

plot(g, layout = layout.fruchterman.reingold)

效果图如下：

 

参考资料：

https://rdatamining.wordpress.com/2012/05/17/an-example-of-social-network-analysis-with-r-using-package-igraph/

http://kateto.net/networks-r-igraph