Python - Grafici

Un grafico è una rappresentazione pittorica di un insieme di oggetti in cui alcune coppie di oggetti sono collegate da collegamenti. Gli oggetti interconnessi sono rappresentati da punti chiamati vertici e i collegamenti che collegano i vertici sono chiamati bordi. I vari termini e funzionalità associati a un grafico sono descritti in dettaglio nel nostro tutorial qui. In questo capitolo vedremo come creare un grafico e aggiungervi vari elementi di dati usando un programma python. Di seguito sono riportate le operazioni di base che eseguiamo sui grafici.

  • Visualizza i vertici del grafico
  • Visualizza i bordi del grafico
  • Aggiungi un vertice
  • Aggiungi un bordo
  • Creazione di un grafico

Un grafico può essere facilmente presentato utilizzando i tipi di dati del dizionario python. Rappresentiamo i vertici come chiavi del dizionario e la connessione tra i vertici chiamata anche bordi come valori nel dizionario.

Dai un'occhiata al grafico seguente:

Nel grafico sopra

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

Possiamo presentare questo grafico in un programma python come di seguito.

# 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)

Quando il codice sopra viene eseguito, produce il seguente risultato:

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

Visualizza i vertici del grafico

Per visualizzare i vertici del grafico troviamo semplicemente le chiavi del dizionario del grafico. Usiamo il metodo keys ().

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())

Quando il codice sopra viene eseguito, produce il seguente risultato:

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

Visualizza i bordi del grafico

Trovare i bordi del grafico è un po 'più complicato dei vertici poiché dobbiamo trovare ciascuna delle coppie di vertici che hanno un bordo tra di loro. Quindi creiamo un elenco vuoto di bordi, quindi iteriamo attraverso i valori dei bordi associati a ciascuno dei vertici. Viene formato un elenco contenente il gruppo distinto di bordi trovato dai vertici.

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())

Quando il codice sopra viene eseguito, produce il seguente risultato:

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

Aggiunta di un vertice

L'aggiunta di un vertice è semplice in cui aggiungiamo un'altra chiave aggiuntiva al dizionario del grafico.

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())

Quando il codice sopra viene eseguito, produce il seguente risultato:

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

Aggiunta di un bordo

L'aggiunta di un arco a un grafico esistente implica il trattamento del nuovo vertice come una tupla e la convalida se il bordo è già presente. In caso contrario, viene aggiunto il bordo.

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())

Quando il codice sopra viene eseguito, produce il seguente risultato:

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