Gephi-Toolkit的引入与使用

ZONGLYN

发布于 2019-08-08 14:27:28

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代码可运行

Gephi-Toolkit是一个工具包，可以不依赖NetBeans平台来对输入数据进行可视化，输入数据一般是gexf等格式的文件，大多已经完成了坐标计算过程，用此Toolkit的目的就是使用Gephi强大的绘图功能（还有独立的其他功能，这里暂不展开）。详细项目地址点击这里。

在上述Github的项目地址中，有详细的代码demo和使用的部分示例数据。所以具体使用直接参见GitHub即可。

项目建立

首先，这里使用 IntelliJ IDEA 来构建测试我们的项目，这里我们先新建一个 Maven 项目，然后在 pom.xml 中引入 Toolkit 的依赖：

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.gephi/gephi-toolkit -->
<dependency>
    <groupId>org.gephi</groupId>
    <artifactId>gephi-toolkit</artifactId>
    <version>0.9.1</version>
</dependency>

然后，去GitHub中的项目里的 demo 中，选择自己所需要的部分，拿出来放到新建的项目里即可。注意：对于数据 LesMiserables.gexf 中的这句代码，如下，会显示一个 未注册 的错误，修改方法是找到 IDEA 的 File -> Settings -> Schemas and DTDs -> 点击设置页下方的绿色加号，将下面代码中的两个网址添加进去，然后未注册错误就没有了！

1	<gexf xmlns:viz="http:///www.gexf.net/1.1draft/viz" version="1.1" xmlns="http://www.gexf.net/1.1draft">

HeadlessSimple.java

首先关注 HeadlessSimple 这一部分，关于什么是 Headless ?

参见Chrome的 Headless Mode 来理解： Headless Chrome指在headless模式下运行谷歌浏览器。本质就是不用谷歌运行谷歌！它将由Chromium和Blink渲染引擎提供的所有现代网页平台的特征都转化成了命令行它有什么用？ Headless浏览器是一种很好的工具，用于自动化测试和不需要可视化用户界面的服务器。例如，你想在一个网页上运行一些测试，从网页创建一个PDF，或者只是检查浏览器怎样递交URL。更多关于Chrome的 headless 模式请参见这里；

简单来说，就是通过一系列操作，在不借助GUI的条件下，完成原来Gephi客户端能完成的功能，下面代码展示了几个使用toolkit完成的操作。

HeadlessSimple 包括一个完整的从数据导入到结果输出的这样一个处理流程，具体为：
- 创建一个 project 和 workspace，这是必须的操作
- 使用 import container 导入polblog.gml这个图数据
- 将此 container 追加到主体图结构中
- 对图结构进行 Filter，这里使用 DegreeFilter
- Run layout manually.
- 计算图的矩阵
- 根据节点度值分配节点颜色
- 分配节点大小
- 配置预览显示不同的标签和边
- 将布局图导出为PDF

import org.gephi.appearance.api.AppearanceController;
import org.gephi.appearance.api.AppearanceModel;
import org.gephi.appearance.api.Function;
import org.gephi.appearance.plugin.RankingElementColorTransformer;
import org.gephi.appearance.plugin.RankingNodeSizeTransformer;
import org.gephi.filters.api.FilterController;
import org.gephi.filters.api.Query;
import org.gephi.filters.api.Range;
import org.gephi.filters.plugin.graph.DegreeRangeBuilder.DegreeRangeFilter;
import org.gephi.graph.api.*;
import org.gephi.io.exporter.api.ExportController;
import org.gephi.io.importer.api.Container;
import org.gephi.io.importer.api.EdgeDirectionDefault;
import org.gephi.io.importer.api.ImportController;
import org.gephi.io.processor.plugin.DefaultProcessor;
import org.gephi.layout.plugin.force.StepDisplacement;
import org.gephi.layout.plugin.force.yifanHu.YifanHuLayout;
import org.gephi.preview.api.PreviewController;
import org.gephi.preview.api.PreviewModel;
import org.gephi.preview.api.PreviewProperty;
import org.gephi.preview.types.EdgeColor;
import org.gephi.project.api.ProjectController;
import org.gephi.project.api.Workspace;
import org.gephi.statistics.plugin.GraphDistance;
import org.openide.util.Lookup;
import java.awt.*;
import java.io.File;
import java.io.IOException;
 
public class HeadlessSimple {
    public void script() {
        //A. 此部分是初始部分，必须的，初始Project、Workspace
        //Init a project - and therefore a workspace
        ProjectController pc = Lookup.getDefault().lookup(ProjectController.class);
        pc.newProject();
        Workspace workspace = pc.getCurrentWorkspace();
        //B. GraphModel是全局都需要的
        //Get models and controllers for this new workspace - will be useful later
        GraphModel graphModel = Lookup.getDefault().lookup(GraphController.class).getGraphModel();
        //C. 数据读入部分
        ImportController importController = Lookup.getDefault().lookup(ImportController.class);
        //Import file
        Container container;
        try {
            File file = new File(getClass().getResource("/org/gephi/toolkit/demos/polblogs.gml").toURI());
            container = importController.importFile(file);
            container.getLoader().setEdgeDefault(EdgeDirectionDefault.DIRECTED);   //Force DIRECTED
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
            return;
        }
        //Append imported data to GraphAPI
        importController.process(container, new DefaultProcessor(), workspace);
        //See if graph is well imported
        DirectedGraph graph = graphModel.getDirectedGraph();
        System.out.println("Nodes: " + graph.getNodeCount());
        System.out.println("Edges: " + graph.getEdgeCount());
        //D. 过滤部分
        FilterController filterController = Lookup.getDefault().lookup(FilterController.class);
        //Filter
        DegreeRangeFilter degreeFilter = new DegreeRangeFilter();
        degreeFilter.init(graph);
        degreeFilter.setRange(new Range(3, Integer.MAX_VALUE));     //Remove nodes with degree < 30
        Query query = filterController.createQuery(degreeFilter);
        GraphView view = filterController.filter(query);
        graphModel.setVisibleView(view);    //Set the filter result as the visible view
        //See visible graph stats
        UndirectedGraph graphVisible = graphModel.getUndirectedGraphVisible();
        System.out.println("Nodes: " + graphVisible.getNodeCount());
        System.out.println("Edges: " + graphVisible.getEdgeCount());
        //Run YifanHuLayout for 100 passes - The layout always takes the current visible view
        YifanHuLayout layout = new YifanHuLayout(null, new StepDisplacement(1f));
        layout.setGraphModel(graphModel);
        layout.resetPropertiesValues();
        layout.setOptimalDistance(200f);
        layout.initAlgo();
        for (int i = 0; i < 100 && layout.canAlgo(); i++) {
            layout.goAlgo();
        }
        layout.endAlgo();
        //Get Centrality
        GraphDistance distance = new GraphDistance();
        distance.setDirected(true);
        distance.execute(graphModel);
        //E. 此部分Rank对节点大小和颜色进行设置
        AppearanceController appearanceController = Lookup.getDefault().lookup(AppearanceController.class);
        AppearanceModel appearanceModel = appearanceController.getModel();
        //Rank color by Degree
        Function degreeRanking = appearanceModel.getNodeFunction(graph, AppearanceModel.GraphFunction.NODE_DEGREE, RankingElementColorTransformer.class);
        RankingElementColorTransformer degreeTransformer = (RankingElementColorTransformer) degreeRanking.getTransformer();
        degreeTransformer.setColors(new Color[]{new Color(0xFEF0D9), new Color(0xB30000)});
        degreeTransformer.setColorPositions(new float[]{0f, 1f});
        appearanceController.transform(degreeRanking);
        //Rank size by centrality
        Column centralityColumn = graphModel.getNodeTable().getColumn(GraphDistance.BETWEENNESS);
        Function centralityRanking = appearanceModel.getNodeFunction(graph, centralityColumn, RankingNodeSizeTransformer.class);
        RankingNodeSizeTransformer centralityTransformer = (RankingNodeSizeTransformer) centralityRanking.getTransformer();
        centralityTransformer.setMinSize(3);
        centralityTransformer.setMaxSize(10);
        appearanceController.transform(centralityRanking);
        //F. 最后展现时图的模式：点、边的样式
        PreviewModel model = Lookup.getDefault().lookup(PreviewController.class).getModel();
        //Preview
        model.getProperties().putValue(PreviewProperty.SHOW_NODE_LABELS, Boolean.TRUE);
        model.getProperties().putValue(PreviewProperty.EDGE_COLOR, new EdgeColor(Color.GRAY));
        model.getProperties().putValue(PreviewProperty.EDGE_THICKNESS, new Float(0.1f));
        model.getProperties().putValue(PreviewProperty.NODE_LABEL_FONT, model.getProperties().getFontValue(PreviewProperty.NODE_LABEL_FONT).deriveFont(8));
        //G. 输出部分 
        ExportController ec = Lookup.getDefault().lookup(ExportController.class);
        try {
            ec.exportFile(new File("headless_simple.pdf"));
        } catch (IOException ex) {
            ex.printStackTrace();
            return;
        }
    }
    public static void main(String[] args){
        HeadlessSimple s = new HeadlessSimple();
        s.script();
 
    }
}

注意上述代码中的A.B.C.D.E.F.G 部分，都是XxxxController的实例化，并且每一部分都是相对独立的。上述代码执行完成后，可以得到如下PDF的图像（注释掉Filter阶段让其保留全部布局）：

PreviewJFrame.java

注意在使用PreviewJFrame时，源代码中有个细节要注意，下图结构中的 plugin 文件夹下有需要使用的依赖代码，必须添加到项目中，否则会出错。

此部分的官方说明：这个文件夹包含一个基本预览插件的结构，它可以做一些简单的渲染，也可以对鼠标事件做出反应。只要有@ Service提供商注释，插件就可以在任何预览窗口中自动包含。可以运行 PreviewJFrame.java 来尝试这个插件。

PreviewJFrame 代码如下（出现PreviewSketch找不到的问题就是没引入plugins文件夹）：

import org.gephi.io.importer.api.Container;
import org.gephi.io.importer.api.ImportController;
import org.gephi.io.processor.plugin.DefaultProcessor;
import org.gephi.preview.api.*;
import org.gephi.preview.types.DependantOriginalColor;
import org.gephi.project.api.ProjectController;
import org.gephi.project.api.Workspace;
import org.openide.util.Lookup;
import plugins.PreviewSketch;
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ComponentAdapter;
import java.awt.event.ComponentEvent;
import java.io.File;
/**
 *
 * @author Mathieu Bastian
 */
public class PreviewJFrame {
    public void script() {
        //Init a project - and therefore a workspace
        ProjectController pc = Lookup.getDefault().lookup(ProjectController.class);
        pc.newProject();
        Workspace workspace = pc.getCurrentWorkspace();
        //Import file
        ImportController importController = Lookup.getDefault().lookup(ImportController.class);
        Container container;
        try {
            File file = new File(getClass().getResource("/Java.gexf").toURI());
            container = importController.importFile(file);
        } catch (Exception ex) {
            ex.printStackTrace();
            return;
        }
        //Append imported data to GraphAPI
        importController.process(container, new DefaultProcessor(), workspace);
        //Preview configuration
        PreviewController previewController = Lookup.getDefault().lookup(PreviewController.class);
        PreviewModel previewModel = previewController.getModel();
        previewModel.getProperties().putValue(PreviewProperty.SHOW_NODE_LABELS, Boolean.TRUE);
        previewModel.getProperties().putValue(PreviewProperty.NODE_LABEL_COLOR, new DependantOriginalColor(Color.WHITE));
        previewModel.getProperties().putValue(PreviewProperty.EDGE_CURVED, Boolean.FALSE);
        previewModel.getProperties().putValue(PreviewProperty.EDGE_OPACITY, 50);
        previewModel.getProperties().putValue(PreviewProperty.BACKGROUND_COLOR, Color.BLACK);
        //New Processing target, get the PApplet
        G2DTarget target = (G2DTarget) previewController.getRenderTarget(RenderTarget.G2D_TARGET);
        final PreviewSketch previewSketch = new PreviewSketch(target);
        previewController.refreshPreview();
        //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(previewSketch, BorderLayout.CENTER);
        frame.setSize(1024, 768);
        //Wait for the frame to be visible before painting, or the result drawing will be strange
        frame.addComponentListener(new ComponentAdapter() {
            @Override
            public void componentShown(ComponentEvent e) {
                previewSketch.resetZoom();
            }
        });
        frame.setVisible(true);
    }
    public static void main(String[] args) {
        PreviewJFrame previewJFrame = new PreviewJFrame();
        previewJFrame.script();
    }
}

此时的布局结果是窗体性质的，且内容可缩放，可平移，结果如下：