d3.js力学图添加元素

D3.js 是一个基于数据驱动的 JavaScript 库，用于创建动态的、交互式的可视化图表。力学图（Force-directed graph）是一种常用的可视化布局，它模拟了物理力对节点的影响，使得节点在图表中自然地分布和连接。

基础概念

力学图：通过模拟物理力（如引力和斥力）来布局节点和边，使得图表看起来更加自然和美观。

节点（Node）：图中的基本单元，可以是任何实体，如人、地点、事件等。

边（Link）：连接两个节点的关系线，表示节点之间的联系。

力模拟（Force Simulation）：D3.js 提供的模拟物理力的工具，用于计算节点的位置。

类型

简单力学图：基本的节点和边布局。
加权力学图：边的权重影响节点之间的距离。
分层力学图：节点按层次排列，适用于层次结构的数据。

应用场景

社交网络分析：展示人与人之间的关系。
组织结构图：展示公司或团队的层级关系。
知识图谱：展示概念之间的关联。

示例代码

以下是一个简单的 D3.js 力学图示例，展示如何添加节点和边：

<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
    <meta charset="UTF-8">
    <title>D3.js Force-directed Graph</title>
    <script src="https://d3js.org/d3.v7.min.js"></script>
    <style>
        .node {
            stroke: #fff;
            stroke-width: 1.5px;
        }
        .link {
            stroke: #999;
            stroke-opacity: 0.6;
        }
    </style>
</head>
<body>
<svg width="800" height="600"></svg>
<script>
    const svg = d3.select("svg");
    const width = +svg.attr("width");
    const height = +svg.attr("height");

    const simulation = d3.forceSimulation()
        .force("link", d3.forceLink().id(d => d.id))
        .force("charge", d3.forceManyBody())
        .force("center", d3.forceCenter(width / 2, height / 2));

    const graph = {
        nodes: [
            {id: "A"},
            {id: "B"},
            {id: "C"},
            {id: "D"}
        ],
        links: [
            {source: "A", target: "B"},
            {source: "B", target: "C"},
            {source: "C", target: "D"},
            {source: "D", target: "A"}
        ]
    };

    const link = svg.append("g")
        .attr("class", "link")
        .selectAll("line")
        .data(graph.links)
        .enter().append("line");

    const node = svg.append("g")
        .attr("class", "node")
        .selectAll("circle")
        .data(graph.nodes)
        .enter().append("circle")
        .attr("r", 10)
        .call(d3.drag()
            .on("start", dragStarted)
            .on("drag", dragged)
            .on("end", dragEnded));

    node.append("title")
        .text(d => d.id);

    simulation
        .nodes(graph.nodes)
        .on("tick", ticked);

    simulation.force("link")
        .links(graph.links);

    function ticked() {
        link
            .attr("x1", d => d.source.x)
            .attr("y1", d => d.source.y)
            .attr("x2", d => d.target.x)
            .attr("y2", d => d.target.y);

        node
            .attr("cx", d => d.x)
            .attr("cy", d => d.y);
    }

    function dragStarted(event, d) {
        if (!event.active) simulation.alphaTarget(0.3).restart();
        d.fx = d.x;
        d.fy = d.y;
    }

    function dragged(event, d) {
        d.fx = event.x;
        d.fy = event.y;
    }

    function dragEnded(event, d) {
        if (!event.active) simulation.alphaTarget(0);
        d.fx = null;
        d.fy = null;
    }
</script>
</body>
</html>

遇到问题及解决方法

问题1：节点重叠

原因：节点之间的斥力不足，导致节点重叠在一起。

解决方法：增加 d3.forceManyBody() 的强度，例如：

.force("charge", d3.forceManyBody().strength(-400))

问题2：图表布局不稳定

原因：力模拟的参数设置不当，导致布局不稳定。

解决方法：调整力模拟的参数，例如增加阻尼（damping）：

const simulation = d3.forceSimulation()
    .force("link", d3.forceLink().id(d => d.id))
    .force("charge", d3.forceManyBody())
    .force("center", d3.forceCenter(width / 2, height / 2))
    .alphaDecay(0.02);

通过以上方法，可以有效解决力学图中的常见问题，提升图表的可视化效果和用户体验。