Gephi可視化（二）

　　繼在園子裏寫的《Gephi可視化（一）——使用Gephi Toolkit建立Gephi應用》介紹瞭如何使用Gephi Toolkit工具集進行可視化編程後，本篇對Gephi Toolkit進行一個詳盡的介紹，瞭解其工做原理以及與Gephi應用程序之間的差別，Gephi Toolkit對於平臺的要求使用方法，最後經過比較可視化工具集Prefuse，列舉兩種可視化工具之間的類似之處。

　　Gephi Toolkit是一個標準的java類庫，任何java工程均可以引入使用（包括eclipse、netbeans等），該類庫中包含了Gephi中必要的模塊，如Graph、Layout、Filters、IO等。

　　該工具包只有一個jar文件，能夠在java應用中使用，其保留了Gephi的絕大部分特性。

　　官網主頁：           http://gephi.github.io/toolkit/

　　GitHub主頁：      https://github.com/gephi/gephi-toolkit-demos

 

　　工做原理：

　　Gephi是基於模塊化的思想設計的，其真正的體現了高內聚低耦合的思想。每一個模塊負責不一樣的職責，好比有專門負責圖形結構的Graph，有專門用於佈局的Layout。這裏的Gephi Toolkit就是剝離了Gephi源碼中的user interfaces modules（用戶界面模塊），並可以保證程序正常運行的工具集，這也正是該工具集存在的意義。經過下圖咱們能夠大體瞭解Gephi以及Gephi Toolkit之間的關係：

從圖中看出，也正是剝離了與Netbeans的依賴模塊，才使得Gephi Toolkit也能夠在Eclipse或是MyEclipse中運行（Gephi是基於Netbeans平臺開發的）。

Gephi Toolkit從0.8版本開始就添加了預覽功能，能夠保證在編寫可視化需求代碼後經過PreviewController類進行可視化展示，並支持縮放。

 

　　下面咱們仍是經過走代碼的形式一探Gephi Toolkit

　　1.建立項目是必不可少的環節，值得一提的是，Gephi支持多工做空間，這個相似於Linux的多個工做區(即桌面)的機制（據說Win10也支持這種多桌面的效果了）。Gephi中不一樣的Workspace的同時進行不一樣圖形的展現與操做。

　　代碼以下：

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//Init a project - and therefore a workspace ProjectController pc = Lookup.getDefault().lookup(ProjectController. class ); pc.newProject(); Workspace workspace = pc.getCurrentWorkspace();

　　

　　2.經過Lookup全局類，獲得各個對象的操做模型或控制器（我的感受Lookup採用的是反射的原理得到類的對象，沒有深究）

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GraphModel graphModel = Lookup.getDefault().lookup(GraphController. class ).getModel(); PreviewModel model = Lookup.getDefault().lookup(PreviewController. class ).getModel(); PreviewController previewController = Lookup.getDefault().lookup(PreviewController. class );

　　GraphModel比如存放整個圖形元素的容器，包括節點、邊、標籤等信息；PreviewModel等於得到了一個如何進行預覽展示的操做入口。

 

　　3.在工做空間中導入數據，不一樣於上篇中直接讀取數據文件，這裏採用生成隨機圖形的方法，定義隨機生成節點個數500，邊與邊連線的機率爲0.005，並用Container容器進行接收數據；使用導入接口控制器將Container加載到工做空間Workspace中。

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//Generate a new random graph into a container Container container = Lookup.getDefault().lookup(ContainerFactory. class ).newContainer(); RandomGraph randomGraph =  new  RandomGraph(); randomGraph.setNumberOfNodes( 500 ); randomGraph.setWiringProbability( 0.005 ); randomGraph.generate(container.getLoader());            //Append container to graph structure ImportController importController = Lookup.getDefault().lookup(ImportController. class ); importController.process(container,  new  DefaultProcessor(), workspace);

　　

　　4.經過自動化佈局類AutoLayout向其中添加各類佈局算法。這裏前後分別加入了ForceAtlasLayout佈局以及YifanHuLayout佈局，設置執行時間爲一分鐘。

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AutoLayout autoLayout =  new  AutoLayout( 1 , TimeUnit.MINUTES); autoLayout.setGraphModel(graphModel); YifanHuLayout firstLayout =  new  YifanHuLayout( null ,  new  StepDisplacement(1f)); ForceAtlasLayout secondLayout =  new  ForceAtlasLayout( null ); AutoLayout.DynamicProperty adjustBySizeProperty = AutoLayout.createDynamicProperty( "forceAtlas.adjustSizes.name" , Boolean.TRUE,  0 .1f); //True after 10% of layout time AutoLayout.DynamicProperty repulsionProperty = AutoLayout.createDynamicProperty( "forceAtlas.repulsionStrength.name" , new  Double( 500 .), 0f); //500 for the complete period autoLayout.addLayout(firstLayout,  0 .5f); autoLayout.addLayout(secondLayout,  0 .5f,  new  AutoLayout.DynamicProperty[]{adjustBySizeProperty, repulsionProperty}); autoLayout.execute();

　　經過查看AutoLayout類的源碼，咱們發現autoLayout.addLayout()方法中的autoLayout其實就是一個List集合。

 

　　5.說了這麼多，咱們作可視化的仍是須要眼見爲實，能夠經過PreviewModel設置展現的參數，如是否顯示節點上的標籤、邊的顏色粗細等。

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model.getProperties().putValue(PreviewProperty.SHOW_NODE_LABELS, Boolean.TRUE); model.getProperties().putValue(PreviewProperty.NODE_LABEL_COLOR,  new  DependantOriginalColor(Color.WHITE)); model.getProperties().putValue(PreviewProperty.EDGE_COLOR,  new  EdgeColor(Color.WHITE)); model.getProperties().putValue(PreviewProperty.EDGE_THICKNESS,  new  Float( 0 .1f));    model.getProperties().putValue(PreviewProperty.BACKGROUND_COLOR, Color.BLACK); model.getProperties().putValue(PreviewProperty.NODE_LABEL_FONT, model.getProperties().getFontValue(PreviewProperty.NODE_LABEL_FONT).deriveFont( 8 )); previewController.refreshPreview();            //New Processing target, get the PApplet ProcessingTarget target = (ProcessingTarget) previewController.getRenderTarget(RenderTarget.PROCESSING_TARGET); PApplet applet = target.getApplet(); applet.init();       //Refresh the preview and reset the zoom previewController.render(target); target.refresh(); target.resetZoom();       //Add the applet to a JFrame and display JFrame frame =  new  JFrame( "Test Preview" ); frame.setLayout( new  BorderLayout());        frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE); frame.add(applet, BorderLayout.CENTER); frame.pack(); frame.setVisible( true );

　　

　　全部須要的參數配置好後，將其添加到JFrame進行界面化展現。

　　程序運行過程當中的圖片：

         

         

         

　　從圖形能夠看出分別執行了YifanHuLayout和ForceAtlasLayout佈局。

 

　　看完Gephi Toolkit在構建圖形、添加布局效果、展示圖形的過程，仍是忍不住拿來和Prefuse對比下，雖然有些類的名稱不一樣，可是在處理手法上都有殊途同歸之妙，下面簡單列出幾點類似：

　　1.Workspace(Gephi)和Visualization(Prefuse)

　　Prefuse中的Visualization是一個數據中心，因此的數據最終要聚集到數據中心中，包括圖形的結構、如何渲染、佈局的添加等等；Gephi的Workspace也是一個內部頂級容器，與Visualizaiton做用類似，經過代碼

1	previewController.refreshPreview();

　　進入refreshPreview（）方法能夠發現也是更新Workspace對象，也就是更新其中的數據。

 

　　2.GraphModel（Gephi）和VisualGraph（Prefuse）

　　Prefuse中的VisualGraph是指完成了從Graph到數據中心中的Graph的過程，其在原始的Graph圖形上添加了節點或邊以及其餘元素如何最終繪製出來，包含了不少關於最終繪製的配置元素；Gephi的GraphModel也是得到了對於Graph的操做對象，利用它能夠對Graph進行想要的操做

 

　　3.AutoLayout（Gephi）和ActionList（Prefuse）

　　Prefuse中的ActionList是一個List集合，經過這個容器能夠向其中添加許多的Action（即各類展現效果或約束）；Gephi中的AutoLayout也是相似的數據接口，經過查找方法autoLayout.addLayout（）的源碼，發現也是將想要的佈局添加到一個List集合中。

　　固然，兩款工具集的相同點不只限於於此，同時，二者之間也還有不少的差別，具體細節歡迎加入公告欄左側羣討論。

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　　本文連接：《Gephi可視化（二）——Gephi Toolkit叫板Prefuse》

 

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