在Python使用 Networkx 创建循环图

循环图，也被称为环形图，是指图中存在至少一个环的图。在计算机科学中，循环图被广泛用于解决各种问题，例如路径规划、环路检测等。

Python 中的 Networkx 是一个用于创建、操纵和分析复杂网络的库。它提供了许多有用的函数和工具，可以帮助程序员轻松地创建和操作图形。在本文中，我们将介绍如何使用 Networkx 创建循环图。

安装 Networkx

在开始之前，我们需要先安装 Networkx。通过在终端中输入以下命令进行安装：

pip install networkx

创建循环图

创建循环图很简单，只需要使用 Networkx 提供的 cycle_graph() 函数即可。该函数的参数为一个整数 n，表示循环图的节点数。

下面是一个简单的例子：

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

G = nx.cycle_graph(4)
nx.draw(G, with_labels=True)
plt.show()

运行上述代码，可以得到一个节点数为 4 的循环图。如下图所示：

我们也可以通过手动添加节点和边的方式创建循环图。例如，下面的代码展示了如何手动创建一个节点数为 5 的循环图：

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

G = nx.Graph()
G.add_nodes_from([1, 2, 3, 4, 5])
G.add_edges_from([(1, 2), (2, 3), (3, 4), (4, 5), (5, 1)])
nx.draw(G, with_labels=True)
plt.show()

运行上述代码，可以得到一个节点数为 5 的循环图。如下图所示：

修改循环图节点属性和边属性

在创建循环图后，我们可以修改其节点和边的属性。例如，下面的代码展示了如何将循环图中的所有节点的颜色修改为黄色，同时将节点 1 的形状修改为正方形：

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

G = nx.cycle_graph(4)
for node in G.nodes():
    G.node[node]['color'] = 'yellow'
    if node == 1:
        G.node[node]['shape'] = 's'

nx.draw(G, with_labels=True, node_color=[G.node[node]['color'] for node in G.nodes()], node_shape=[G.node[node]['shape'] if 'shape' in G.node[node] else 'o' for node in G.nodes()])
plt.show()

运行上述代码，可以得到一个节点属性被修改后的循环图。如下图所示：

我们也可以修改循环图中的边属性。例如，下面的代码展示了如何将循环图中的所有边的颜色修改为红色：

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

G = nx.cycle_graph(4)
for edge in G.edges():
    G[edge[0]][edge[1]]['color'] = 'red'

pos = nx.spring_layout(G)
nx.draw(G, pos, with_labels=True, edge_color=[G[edge[0]][edge[1]]['color'] for edge in G.edges()])
plt.show()

运行上述代码，可以得到一个边属性被修改后的循环图。如下图所示：

计算循环图的直径

循环图的直径是指其所有节点对之间最长的最短路径长度。在 Networkx 中，可以使用 diameter() 函数计算循环图的直径。

例如，下面的代码展示了如何计算节点数为 4 的循环图的直径：

import networkx as nx

G = nx.cycle_graph(4)
diameter = nx.algorithms.distance_measures.diameter(G)
print('diameter:', diameter)

运行上述代码，可以得到循环图的直径为 2。

总结

本文介绍了如何使用 Networkx 创建循环图，并展示了如何修改循环图的节点和边属性，以及如何计算循环图的直径。如果您想更深入地了解 Networkx 的使用，请参阅其官方文档。