D3力导向图

2019-04-18 16:17:50

力导向图非常适合于渲染关系型信息图。二、什么是力导向图(Force-directed)？我们可以把整张 Network 想象成一个物理仿真系统(Simulation)。系统中的每个节点(Node)都是一个带有能量的粒子，粒子与粒子之间存在...

一、背景

力导向图非常适合于渲染关系型信息图。

二、什么是力导向图(Force-directed)？

我们可以把整张 Network 想象成一个物理仿真系统(Simulation)。系统中的每个节点(Node)都是一个带有能量的粒子，粒子与粒子之间存在斥力（如模拟库伦斥力），而被边(Link)所连结的粒子受到牵引力（如模拟胡克弹力）。系统中的粒子在斥力和引力的不断作用下，从随机无序的布局(Layout)不断发生位移，逐渐趋于平衡有序的布局。同时整个仿真系统的能量也在不断消耗，经过数次迭代后，粒子之间不再发生相对位移，整个系统达到最终稳定平衡的状态。

此动效实现的本质就是每一帧都重新渲染图中节点的位置(x,y), 节点的位置(x,y)是由节点上一帧所处的位置(x,y)+速度(vx,vy)所决定的。而速度就是通过力学模型所计算出来的。

关键在于力(Forces)，D3.js 中内置了几种经典的力模型：

1. 中心力(Centering)

中心力可以使得节点最终布局是围绕着某个中心的。相当于某个中心点对所有的节点都有一个制约，不会让布局的中心偏离。

2. 碰撞力(Collision)

碰撞力为每个节点都设定一个圆形的碰撞区域，从而防止节点之间重叠。
关键参数：radius 碰撞半径

3. 牵引力(Links)

牵引力的强度与节点之间的距离成正比，类似于弹簧力。
关键参数：distance。影响两个节点之间的最终距离。

4. N 体力(Many-Body)

N体问题是天体力学的一种力学模型，它研究 N 个质点相互之间在万有引力作用下的运动规律。

Many-Body 力是作用于所有节点之间的，是全局的，任何两个节点之间都将受到此力的影响。（与牵引力 Links 不同，Links 力仅仅会影响有连接关系的两个节点）
它可以用来模拟引力（吸引力），只需设置的 strength 参数为正数；
它也可用来模拟电荷力（排斥力），只需设置的 strength 参数为负数。
实现算法使用了 the Barnes–Hut approximation（通过将平面不断递归地划分成四个小区域来构建一棵四叉树）来提高性能；

5. 方向力(Positioning)

方向力分为 X 方向和 Y 方向，即将作用力限制在一个维度上（ X 维度或者 Y 维度）

说明

以上这几个力学模型是 D3.js 封装的几个经典力学模型，开发者也可根据自身的业务场景，应用自定义的力模型；
力模型是可以多重复叠加的，即可同时叠加中心力、碰撞力、牵引力等等；

三、最终效果

通过控制右侧面板，所见即所得地为 Chart 添加不同的力，用户可灵活定制想要的效果。

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d3 力导向图

万次阅读 2017-09-05 10:52:37

力导向图（Force-Directed Graph），是绘图的一种算法。在二维或三维空间里配置节点，节点之间用线连接，称为连线。各连线的长度几乎相等，且尽可能不相交。节点和连线都被施加了力的作用，力是根据节点和连线的相对...


力导向图（Force-Directed Graph），是绘图的一种算法。在二维或三维空间里配置节点，节点之间用线连接，称为连线。各连线的长度几乎相等，且尽可能不相交。节点和连线都被施加了力的作用，力是根据节点和连线的相对位置计算的。根据力的作用，来计算节点和连线的运动轨迹，并不断降低它们的能量，最终达到一种能量很低的安定状态。



力导向图能表示节点之间的多对多的关系。

数据

初始数据如下：
var nodes = [ { name: "桂林" }, { name: "广州" },
              { name: "厦门" }, { name: "杭州" },
              { name: "上海" }, { name: "青岛" },
              { name: "天津" } ];

 var edges = [ { source : 0 , target: 1 } , { source : 0 , target: 2 } ,
               { source : 0 , target: 3 } , { source : 1 , target: 4 } ,
               { source : 1 , target: 5 } , { source : 1 , target: 6 } ];

节点（nodes）和连线（edges）的数组，节点是一些城市名，连线的两端是节点的序号（序号从 0 开始）。

这些数据是不能作图的，因为不知道节点和连线的坐标。这句话一说出来，就请想到布局。本章用到的布局是：d3.layout.force()。

布局（数据转换）

定义一个力导向图的布局如下。
var force = d3.layout.force()
      .nodes(nodes) //指定节点数组
      .links(edges) //指定连线数组
      .size([width,height]) //指定作用域范围
      .linkDistance(150) //指定连线长度
      .charge([-400]); //相互之间的作用力

然后，使力学作用生效：
force.start();    //开始作用

如此，数组 nodes 和 edges 的数据都发生了变化。在控制台输出一下，看看发生了什么变化。
console.log(nodes);
console.log(edges);

节点转换前后如下图。



转换后，节点对象里多了一些变量。其意义如下：
index：节点的索引号
px, py：节点上一个时刻的坐标
x, y：节点的当前坐标
weight：节点的权重

再来看看连线的变化。



可以看到，连线的两个节点序号，分别变成了对应的节点对象。

绘制

有了转换后的数据，就可以作图了。分别绘制三种图形元素：
line，线段，表示连线。
circle，圆，表示节点。
text，文字，描述节点。

代码如下：
//添加连线 
 var svg_edges = svg.selectAll("line")
     .data(edges)
     .enter()
     .append("line")
     .style("stroke","#ccc")
     .style("stroke-width",1);

 var color = d3.scale.category20();

 //添加节点 
 var svg_nodes = svg.selectAll("circle")
     .data(nodes)
     .enter()
     .append("circle")
     .attr("r",20)
     .style("fill",function(d,i){
         return color(i);
     })
     .call(force.drag);  //使得节点能够拖动

 //添加描述节点的文字
 var svg_texts = svg.selectAll("text")
     .data(nodes)
     .enter()
     .append("text")
     .style("fill", "black")
     .attr("dx", 20)
     .attr("dy", 8)
     .text(function(d){
        return d.name;
     });

调用 call( force.drag ) 后节点可被拖动。force.drag() 是一个函数，将其作为 call() 的参数，相当于将当前选择的元素传到 force.drag() 函数中。

最后，还有一段最重要的代码。由于力导向图是不断运动的，每一时刻都在发生更新，因此，必须不断更新节点和连线的位置。

力导向图布局 force 有一个事件 tick，每进行到一个时刻，都要调用它，更新的内容就写在它的监听器里就好。
force.on("tick", function(){ //对于每一个时间间隔
    //更新连线坐标
    svg_edges.attr("x1",function(d){ return d.source.x; })
        .attr("y1",function(d){ return d.source.y; })
        .attr("x2",function(d){ return d.target.x; })
        .attr("y2",function(d){ return d.target.y; });

    //更新节点坐标
    svg_nodes.attr("cx",function(d){ return d.x; })
        .attr("cy",function(d){ return d.y; });

    //更新文字坐标
    svg_texts.attr("x", function(d){ return d.x; })
       .attr("y", function(d){ return d.y; });
 });

tick 的英文意思是钟表发出的嘀嗒嘀嗒声，想到这个大家应该很清楚了吧。每次触发时，都会调用后面的无名函数 function。

结果如图：



源代码

下载地址：<a rel="nofollow" href="http://www.ourd3js.com/demo/rm/R-9.2/force.html" "="" style="box-sizing:
 border-box; padding: 0px; margin: 0px; background-color: transparent; color: rgb(45, 133, 202); text-decoration-line: none;">http://www.ourd3js.com/demo/rm/R-9.2/force.html

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d3力导向图增加节点_使用react如何搭建d3力导向图（详细教程）

2021-01-17 13:17:13

本篇文章主要介绍了如何在react中搭建d3力导向图，现在分享给大家，也给大家做个参考。D3js力导向图搭建d3js是一个可以基于数据来操作文档的JavaScript库。可以使用HTML,CSS,SVG以及Canvas来展示数据。力导向图能够...

本篇文章主要介绍了如何在react中搭建d3力导向图，现在分享给大家，也给大家做个参考。
D3js力导向图搭建
d3js是一个可以基于数据来操作文档的JavaScript库。可以使用HTML,CSS,SVG以及Canvas来展示数据。力导向图能够用来表示节点间多对多的关系。
实现效果：连线有箭头，点击节点能改变该节点颜色和所连接的线的粗细，缩放、拖拽。
版本：4.X
安装和导入
npm安装：npm install d3
前端导入：import * as d3 from 'd3';
一、完整代码import React, { Component } from 'react';
import PropTypes from 'prop-types';
import { connect } from 'react-redux';
import { push } from 'react-router-redux';
import * as d3 from 'd3';
import { Row, Form } from 'antd';
import { chartReq} from './actionCreator';
import './Chart.less';
const WIDTH = 1900;
const HEIGHT = 580;
const R = 30;
let simulation;
class Chart extends Component {
constructor(props, context) {
super(props, context);
this.print = this.print.bind(this);
this.forceChart = this.forceChart.bind(this);
this.state = {
};
}
componentWillMount() {
this.props.dispatch(push('/Chart'));
}
componentDidMount() {
this.print();
}
print() {
let callback = (res) => { // callback获取后台返回的数据，并存入state
let nodeData = res.data.nodes;
let relationData = res.data.rels;
this.setState({
nodeData: res.data.nodes,
relationData: res.data.rels,
});
let nodes = [];
for (let i = 0; i < nodeData.length; i++) {
nodes.push({
id: (nodeData[i] && nodeData[i].id) || '',
name: (nodeData[i] && nodeData[i].name) || '',
type: (nodeData[i] && nodeData[i].type) || '',
definition: (nodeData[i] && nodeData[i].definition) || '',
});
}
let edges = [];
for (let i = 0; i < relationData.length; i++) {
edges.push({
id: (relationData[i] && (relationData[i].id)) || '',
source: (relationData[i] && relationData[i].start.id) || '',
target: (relationData[i] && relationData[i].end.id) || '',
tag: (relationData[i] && relationData[i].name) || '',
});
}
this.forceChart(nodes, edges); // d3力导向图内容
};
this.props.dispatch(chartReq({ param: param }, callback));
}
// func
forceChart(nodes, edges) {
this.refs['theChart'].innerHTML = '';
// 函数内其余代码请看拆解代码
}
render() {
return (
);
}
}
Chart.propTypes = {
dispatch: PropTypes.func.isRequired,
};
function mapStateToProps(state) {
return {
};
}
const WrappedChart = Form.create({})(Chart);
export default connect(mapStateToProps)(WrappedChart);
二、拆解代码
1.组件
整个图都将在p里绘制。
2.构造节点和连线let nodes = []; // 节点
for (let i = 0; i < nodeData.length; i++) {
nodes.push({
id: (nodeData[i] && nodeData[i].id) || '',
name: (nodeData[i] && nodeData[i].name) || '', // 节点名称
});
}
let edges = []; // 连线
for (let i = 0; i < relationData.length; i++) {
edges.push({
id: (relationData[i] && (relationData[i].id)) || '',
source: (relationData[i] && relationData[i].start.id) || '', // 开始节点
target: (relationData[i] && relationData[i].end.id) || '', // 结束节点
tag: (relationData[i] && relationData[i].name) || '', // 连线名称
});
}
具体怎么构造依据你们的项目数据。
3.定义力模型const simulation = d3.forceSimulation(nodes) // 指定被引用的nodes数组
.force('link', d3.forceLink(edges).id(d => d.id).distance(150))
.force('collision', d3.forceCollide(1).strength(0.1))
.force('center', d3.forceCenter(WIDTH / 2, HEIGHT / 2))
.force('charge', d3.forceManyBody().strength(-1000).distanceMax(800));
通过simulation.force()设置力，可以设置这几种力：Centering：中心力，设置图中心点位置。
Collision：节点碰撞作用力，.strength参数范围为[0，1]。
Links：连线的作用力；.distance设置连线两端节点的距离。
Many-Body：.strength的参数为正时，模拟重力，为负时，模拟电荷力；.distanceMax的参数设置最大距离。
Positioning：给定向某个方向的力。
通过simulation.on监听力图元素位置变化。
4.绘制svgconst svg = d3.select('#theChart').append('svg') // 在id为‘theChart'的标签内创建svg
.style('width', WIDTH)
.style('height', HEIGHT * 0.9)
.on('click', () => {
console.log('click', d3.event.target.tagName);
})
.call(zoom); // 缩放
const g = svg.append('g'); // 则svg中创建g
创建svg，在svg里创建g，将节点连线等内容放在g内。select：选择第一个对应的元素
selectAll：选择所有对应的元素
append：创建元素
5.绘制连线const edgesLine = svg.select('g')
.selectAll('line')
.data(edges) // 绑定数据
.enter() // 添加数据到选择集edgepath
.append('path') // 生成折线
.attr('d', (d) => { return d && 'M ' + d.source.x + ' ' + d.source.y + ' L ' + d.target.x + ' ' + d.target.y; }) // 遍历所有数据，d表示当前遍历到的数据，返回绘制的贝塞尔曲线
.attr('id', (d, i) => { return i && 'edgepath' + i; }) // 设置id，用于连线文字
.attr('marker-end', 'url(#arrow)') // 根据箭头标记的id号标记箭头
.style('stroke', '#000') // 颜色
.style('stroke-width', 1); // 粗细
连线用贝塞尔曲线绘制：(M  起点X  起点y  L  终点x  终点y)
6.绘制连线上的箭头const defs = g.append('defs'); // defs定义可重复使用的元素
const arrowheads = defs.append('marker') // 创建箭头
.attr('id', 'arrow')
// .attr('markerUnits', 'strokeWidth') // 设置为strokeWidth箭头会随着线的粗细进行缩放
.attr('markerUnits', 'userSpaceOnUse') // 设置为userSpaceOnUse箭头不受连接元素的影响
.attr('class', 'arrowhead')
.attr('markerWidth', 20) // viewport
.attr('markerHeight', 20) // viewport
.attr('viewBox', '0 0 20 20') // viewBox
.attr('refX', 9.3 + R) // 偏离圆心距离
.attr('refY', 5) // 偏离圆心距离
.attr('orient', 'auto'); // 绘制方向，可设定为：auto(自动确认方向)和 角度值
arrowheads.append('path')
.attr('d', 'M0,0 L0,10 L10,5 z') // d: 路径描述，贝塞尔曲线
.attr('fill', '#000'); // 填充颜色viewport：可视区域
viewBox：实际大小，会自动缩放填充viewport
7.绘制节点const nodesCircle = svg.select('g')
.selectAll('circle')
.data(nodes)
.enter()
.append('circle') // 创建圆
.attr('r', 30) // 半径
.style('fill', '#9FF') // 填充颜色
.style('stroke', '#0CF') // 边框颜色
.style('stroke-width', 2) // 边框粗细
.on('click', (node) => { // 点击事件
console.log('click');
})
.call(drag); // 拖拽单个节点带动整个图
创建圆作为节点。
.call()调用拖拽函数。
8.节点名称const nodesTexts = svg.select('g')
.selectAll('text')
.data(nodes)
.enter()
.append('text')
.attr('dy', '.3em') // 偏移量
.attr('text-anchor', 'middle') // 节点名称放在圆圈中间位置
.style('fill', 'black') // 颜色
.style('pointer-events', 'none') // 禁止鼠标事件
.text((d) => { // 文字内容
return d && d.name; // 遍历nodes每一项，获取对应的name
})；
因为文字在节点上层，如果没有设置禁止鼠标事件，点击文字将无法响应点击节点的效果，也无法拖拽节点。
9.连线名称const edgesText = svg.select('g').selectAll('.edgelabel')
.data(edges)
.enter()
.append('text') // 为每一条连线创建文字区域
.attr('class', 'edgelabel')
.attr('dx', 80)
.attr('dy', 0);
edgesText.append('textPath')// 设置文字内容
.attr('xlink:href', (d, i) => { return i && '#edgepath' + i; }) // 文字布置在对应id的连线上
.style('pointer-events', 'none')
.text((d) => { return d && d.tag; });
10.鼠标移到节点上有气泡提示nodesCircle.append('title')
.text((node) => { // .text设置气泡提示内容
return node.definition;
});
11.监听图元素的位置变化simulation.on('tick', () => {
// 更新节点坐标
nodesCircle.attr('transform', (d) => {
return d && 'translate(' + d.x + ',' + d.y + ')';
});
// 更新节点文字坐标
nodesTexts.attr('transform', (d) => {
return 'translate(' + (d.x) + ',' + d.y + ')';
});
// 更新连线位置
edgesLine.attr('d', (d) => {
const path = 'M ' + d.source.x + ' ' + d.source.y + ' L ' + d.target.x + ' ' + d.target.y;
return path;
});
// 更新连线文字位置
edgesText.attr('transform', (d, i) => {
return 'rotate(0)';
});
});
12.拖拽function onDragStart(d) {
// console.log('start');
// console.log(d3.event.active);
if (!d3.event.active) {
simulation.alphaTarget(1) // 设置衰减系数，对节点位置移动过程的模拟，数值越高移动越快，数值范围[0，1]
.restart(); // 拖拽节点后，重新启动模拟
}
d.fx = d.x;  // d.x是当前位置，d.fx是静止时位置
d.fy = d.y;
}
function dragging(d) {
d.fx = d3.event.x;
d.fy = d3.event.y;
}
function onDragEnd(d) {
if (!d3.event.active) simulation.alphaTarget(0);
d.fx = null;    // 解除dragged中固定的坐标
d.fy = null;
}
const drag = d3.drag()
.on('start', onDragStart)
.on('drag', dragging) // 拖拽过程
.on('end', onDragEnd);
13.缩放function onZoomStart(d) {
// console.log('start zoom');
}
function zooming(d) {
// 缩放和拖拽整个g
// console.log('zoom ing', d3.event.transform, d3.zoomTransform(this));
g.attr('transform', d3.event.transform); // 获取g的缩放系数和平移的坐标值。
}
function onZoomEnd() {
// console.log('zoom end');
}
const zoom = d3.zoom()
// .translateExtent([[0, 0], [WIDTH, HEIGHT]]) // 设置或获取平移区间, 默认为[[-∞, -∞], [+∞, +∞]]
.scaleExtent([1 / 10, 10]) // 设置最大缩放比例
.on('start', onZoomStart)
.on('zoom', zooming)
.on('end', onZoomEnd);
三、其它效果
1.单击节点时让连接线加粗nodesCircle.on('click, (node) => {
edges_line.style("stroke-width",function(line){
if(line.source.name==node.name || line.target.name==node.name){
return 4;
}else{
return 0.5;
}
});
})
2.被点击的节点变色nodesCircle.on('click, (node) => {
nodesCircle.style('fill', (nodeOfSelected) => { // nodeOfSelected：所有节点, node: 选中的节点
if (nodeOfSelected.id === node.id) { // 被点击的节点变色
console.log('node')
return '#36F';
} else {
return '#9FF';
}
});
})
四、在react中使用注意事项componentDidMount() {
this.print();
}
print() {
let callback = (res) => { // callback获取后台返回的数据，并存入state
let nodeData = res.data.nodes;
let relationData = res.data.rels;
this.setState({
nodeData: res.data.nodes,
relationData: res.data.rels,
});
let nodes = [];
for (let i = 0; i < nodeData.length; i++) {
nodes.push({
id: (nodeData[i] && nodeData[i].id) || '',
name: (nodeData[i] && nodeData[i].name) || '',
type: (nodeData[i] && nodeData[i].type) || '',
definition: (nodeData[i] && nodeData[i].definition) || '',
});
}
let edges = [];
for (let i = 0; i < relationData.length; i++) {
edges.push({
id: (relationData[i] && (relationData[i].id)) || '',
source: (relationData[i] && relationData[i].start.id) || '',
target: (relationData[i] && relationData[i].end.id) || '',
tag: (relationData[i] && relationData[i].name) || '',
});
}
this.forceChart(nodes, edges); // d3力导向图内容
};
this.props.dispatch(getDataFromNeo4J({
neo4jrun: 'match p=(()-[r]-()) return p limit 300',
}, callback));
}
在哪里构造图因为图是动态的，如果渲染多次(render执行多次，渲染多次)，不会覆盖前面渲染的图，反而会造成渲染多次，出现多个图的现象。把构造图的函数print()放到componentDidMount()内执行，则只会渲染一次。
对节点和连线数据进行增删改操作后，需要再次调用print()函数，重新构造图。
从哪里获取数据 数据不从redux获取，发送请求后callback直接获取。
五、干货：d3项目查找网址
D3js所有项目检索.http://blockbuilder.org/search/
上面是我整理给大家的，希望今后会对大家有帮助。
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d3 力导向图 force graph
2018-08-15 06:22:29
背景：项目 vue.js + d3 v4 力导向图可以直观看出各个元素之间的相互作用力数据：{ nodes:[{id:xxx, group: xx},{},...] // nodes 是每个节点 group 是聚类后的分组为了让每个 circle 显示不同分组的颜色 links:...
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D3力导向图设置线条长度
千次阅读 2019-04-19 10:10:49
怎么设置力导向图的线条长度API并没有给出示例，导致我一直不知道distance这个代码往哪里加，这里记录一下. const simulation = d3.forceSimulation().force('link', d3.forceLink().id(d => d.id).distance(100)...
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D3 力导向图 固定某个节点
千次阅读 2019-04-19 16:07:21
很快的可以利用d3的力导向图做出以下效果：不过，我们应该要固定药物所在的节点。查一下相关的API，传送门：https://github.com/xswei/d3-force/blob/master/README.md#simulation_nodes 由于D3最后会修改我们...
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d3力导向图增加节点_力导向图很陌生？一张关系图带你揭秘社交网络！
2020-12-20 15:55:21
力导布局图是一种用来呈现复杂关系网络的图表。在力导布局图中，系统中的每个节点都可以看成是一个放电粒子，粒子间存在...物理与可视化也可以擦出火花力导向图（Force-Directed Graph），又叫力学图、力导向布局图...
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d3力导向图聚焦
2017-10-18 16:22:00
最重要的是，在双击节点后力导向模型的参数也要根据节点半径作出相应的变化。非激活状态的节点电荷力改为50。一条线有一端的节点为非激活状态，就将它的最短距离也就是distance设为50。这样就能达到一个收缩效果。 ...
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d3力导向图

D3力导向图

一、背景