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DOT, GraphViz 簡介

1. DOT 是一種文字圖形描述語言。DOT 語言檔案通常具有 .gv 或是 .dot 的副檔名。在編寫好 DOT 檔案之後，需要有專門的程式處理這些檔案並將其渲染成為圖片，dot 就是其中一款程式，它可以將 DOT 語言描述的圖形渲染成 GIF,PNG,SVG,PDF 等多種格式檔案。
2. GraphViz 是一個開源軟體包，提供可以執行 DOT 檔案的 dot 程式。Graphviz 中包含了眾多的佈局器：

• dot， 預設佈局方式，主要用於有向圖
• neato， 基於 spring-model (又稱 force-based )演算法
• twopi
  ， 徑向佈局
• circo， 圓環佈局
• fdp， 用於無向圖

基本用法，以下語句繪製一個簡單的有向圖：

digraph G{
    a->b;
    b->d;
    c->d;
}

執行命令列 dot -Tsvg graphviz_example_1.dot -o graphviz_example_1.svg，上面的程式碼得到以下結果：

示例

• 強調一條路徑

graph {
    rankdir=LR;
    a -- b -- d -- c -- f[color=red,penwidth=3.0];
    b -- c;
    d -- e;
    e -- f;
    a -- d;
}
 

• 聚集子圖

digraph {
    subgraph cluster_0 {
        label="聚集子圖 1";
        a -> b;
        b -> c;
    }

    subgraph cluster_1 {
        label="聚集子圖 2";
        a -> f;
        f -> c;
    }
}

需要注意的是，子圖的名稱字首必須為 cluter 才可以顯示邊框及 label。

• 自動機

digraph finite_state_machine {
	rankdir=LR;
	size="8,5"
	node [shape = doublecircle]; LR_0 LR_4;
	node [shape = circle];
	LR_0 -> LR_2 [ label = "SS(B)" ];
	LR_0 -> LR_1 [ label = "SS(S)" ];
	LR_2 -> LR_6 [ label = "SS(b)" ];
	LR_2 -> LR_5 [ label = "SS(a)" ];
	LR_2 -> LR_4 [ label = "S(A)" ];
	LR_5 -> LR_5 [ label = "S(a)" ];
	LR_6 -> LR_6 [ label = "S(b)" ];
	LR_6 -> LR_5 [ label = "S(a)" ];
}
 

DOT 語法

結點或者邊都可以通過語法 (node|edge) attr_list 指定屬性列表 attr_list，比如文字字型 family、大小、結點形狀、箭頭形狀、箭頭起始位置等等。關於屬性的選擇可以參考官方文件 https://www.graphviz.org/doc/info/attrs.html。

digraph {
  Tinos [ fontname="Tinos" ];
  Handlee [ fontname="Handlee" ];
  "Sedgwick Ave" [ fontname="Sedgwick Ave" ];
  "*also Sedgwick*";
}

Graph 屬性

• label="Simple_Graph" 為圖加 label
• rankdir=LR 圖結構從左往右，預設 TB (top-bottom)
• splines="line" 強制直邊，不要彎曲邊

Edge 屬性

• graph 畫無向圖，diagraph 有向圖
• 在邊上可以指定屬性，比如 hello -> world [ color="orange", penwidth=3.0 ]; 設定著色為橙色，penwidth 加粗邊

Others

• 小技巧：有時候當結點及邊過多，結點的上下或者左右順序發生變化，我們可能新增隱形的邊來強制它們之間關係。比如 a->b [style=invisible, dir=none];

寫作主要參考

• 幾個簡單但很有代表性的例子 https://graphs.grevian.org/example
• 比較 formal，有點像工具集文件。https://www.graphviz.org/pdf/dotguide.pdf
• GraphViz Gitlab 文件 http://graphviz.gitlab.io/gallery/
• Python API https://graphviz.readthedocs.io/en/stable/manual.html