Python - 图表

图表是一组对象的图形表示，其中一些对象对通过边连接。 相互连接的对象由称为顶点的点表示，连接顶点的链接称为边。 我们的教程在这里详细描述了与图表相关的各种术语和功能。

在本章中，我们将了解如何使用 Python 程序创建图表并向其中添加各种数据元素。 以下是我们在图表上执行的基本操作。

• 显示图的顶点
• 显示图的边
• 添加一个顶点
• 添加一条边
• 创建图表

可以使用 python 字典数据类型轻松呈现图表。 我们将顶点表示为字典的键，顶点之间的连接也称为边，作为字典中的值。

请看下图 −

在上图中，

V = {a, b, c, d, e}
E = {ab, ac, bd, cd, de}

示例

我们可以在 python 程序中显示此图，如下所示 −

# Create the dictionary with graph elements
graph = { 
   "a" : ["b","c"],
   "b" : ["a", "d"],
   "c" : ["a", "d"],
   "d" : ["e"],
   "e" : ["d"]
}
# Print the graph 		 
print(graph)

输出

当上面的代码执行时，会产生如下结果 −

{'c': ['a', 'd'], 'a': ['b', 'c'], 'e': ['d'], 'd': ['e'], 'b': ['a', 'd']}

显示图的顶点

要显示图的顶点，我们只需找到图字典的键即可。 我们使用 keys() 方法。

class graph:
   def __init__(self,gdict=None):
      if gdict is None:
         gdict = []
      self.gdict = gdict
# Get the keys of the dictionary
   def getVertices(self):
      return list(self.gdict.keys())
# Create the dictionary with graph elements
graph_elements = { 
   "a" : ["b","c"],
   "b" : ["a", "d"],
   "c" : ["a", "d"],
   "d" : ["e"],
   "e" : ["d"]
}
g = graph(graph_elements)
print(g.getVertices())

输出

当上面的代码执行时，会产生如下结果 −

['d', 'b', 'e', 'c', 'a']

显示图的边

寻找图的边比寻找顶点要复杂一些，因为我们必须找到在它们之间有一条边的每一对顶点。 所以我们创建一个空的边列表，然后遍历与每个顶点关联的边值。 形成一个列表，其中包含从顶点找到的不同边组。

class graph:
   def __init__(self,gdict=None):
      if gdict is None:
         gdict = {}
      self.gdict = gdict

   def edges(self):
      return self.findedges()
# Find the distinct list of edges
   def findedges(self):
      edgename = []
      for vrtx in self.gdict:
         for nxtvrtx in self.gdict[vrtx]:
            if {nxtvrtx, vrtx} not in edgename:
               edgename.append({vrtx, nxtvrtx})
      return edgename
# Create the dictionary with graph elements
graph_elements = { 
   "a" : ["b","c"],
   "b" : ["a", "d"],
   "c" : ["a", "d"],
   "d" : ["e"],
   "e" : ["d"]
}
g = graph(graph_elements)
print(g.edges())

输出

当上面的代码执行时，会产生如下结果 −

[{'b', 'a'}, {'b', 'd'}, {'e', 'd'}, {'a', 'c'}, {'c', 'd'}]

添加一个顶点

添加一个顶点很简单，我们将另一个附加键添加到图字典中。

示例

class graph:
   def __init__(self,gdict=None):
      if gdict is None:
         gdict = {}
      self.gdict = gdict
   def getVertices(self):
      return list(self.gdict.keys())
# Add the vertex as a key
   def addVertex(self, vrtx):
      if vrtx not in self.gdict:
         self.gdict[vrtx] = []
# Create the dictionary with graph elements
graph_elements = { 
   "a" : ["b","c"],
   "b" : ["a", "d"],
   "c" : ["a", "d"],
   "d" : ["e"],
   "e" : ["d"]
}
g = graph(graph_elements)
g.addVertex("f")
print(g.getVertices())

输出

当上面的代码执行时，会产生如下结果 −

['a', 'b', 'c', 'd', 'e','f']

添加一条边

向现有图表添加边涉及将新顶点视为元组并验证边是否已存在。 如果没有，则添加边。

class graph:
   def __init__(self,gdict=None):
      if gdict is None:
         gdict = {}
      self.gdict = gdict
   def edges(self):
      return self.findedges()
# Add the new edge
   def AddEdge(self, edge):
      edge = set(edge)
      (vrtx1, vrtx2) = tuple(edge)
      if vrtx1 in self.gdict:
         self.gdict[vrtx1].append(vrtx2)
      else:
         self.gdict[vrtx1] = [vrtx2]
# List the edge names
   def findedges(self):
      edgename = []
      for vrtx in self.gdict:
         for nxtvrtx in self.gdict[vrtx]:
            if {nxtvrtx, vrtx} not in edgename:
               edgename.append({vrtx, nxtvrtx})
        return edgename
# Create the dictionary with graph elements
graph_elements = { 
   "a" : ["b","c"],
   "b" : ["a", "d"],
   "c" : ["a", "d"],
   "d" : ["e"],
   "e" : ["d"]
}
g = graph(graph_elements)
g.AddEdge({'a','e'})
g.AddEdge({'a','c'})
print(g.edges())

输出

当上面的代码执行时，会产生如下结果 −

[{'e', 'd'}, {'b', 'a'}, {'b', 'd'}, {'a', 'c'}, {'a', 'e'}, {'c', 'd'}]