c语言调用graphviz_graphviz工具及其原理 | 学步园

Graphviz介绍

graphviz是贝尔实验室几个计算机牛人设计的一个开源

的图表(计算机科学中数据结构中的图)可视化项目,主要用C语言实现,主要实现了一些图布局

graphviz提供命令式的绘图方式,它提供一个dot语言

用来编写绘图脚本,然后对这个脚本进行解析,分析出其中的定点,边以及子图,然后根据属性进行绘制。具体的可以看一个例子,这个例子来自官方的文档。

digraph G {

main -> parse -> execute;

main -> init;

main -> cleanup;

execute -> make_string;

execute -> printf

init -> make_string;

main -> printf;

execute -> compare;

}

digraph指定该图是一个有向图(directed

graph),->表示一条边,main,parse,execute等是顶点,运行出来的效果很好看,如下图:

需要注意的是,我在这个dot脚本中没有指定任何的关于图的位置的信息,布局器会自动的根据图形的类型进行布局,并最终展现出来。

再来看一个比较复杂,并且是程序员经常使用的功能,数据结构图:

digraph g {

node [shape = record,height=.1];

node0[label = " | G| "];

node1[label = " | E| "];

node2[label = " | B| "];

node3[label = " | F| "];

node4[label = " | R| "];

node5[label = " | H| "];

node6[label = " | Y| "];

node7[label = " | A| "];

node8[label = " | C| "];

"node0":f2 -> "node4":f1;

"node0":f0 -> "node1":f1;

"node1":f0 -> "node2":f1;

"node1":f2 -> "node3":f1;

"node2":f2 -> "node8":f1;

"node2":f0 -> "node7":f1;

"node4":f2 -> "node6":f1;

"node4":f0 -> "node5":f1;

}

运行后的效果如下图所示:

不知道其他的程序员怎样,反正我对命令行情有独钟,比较喜欢这一类的工具。最早接触的计算机系统正是一个没有图形系统的BSD,由此对命令行的,没

有界面的程序都特别感兴趣。

相关的想法

自从使用了graphviz以后,一直想着把这个好东西移植到java下来,大概的思想跟graphviz类似:

解析dot脚本,生成图的对象,这个图中包括节点,边以及子图等对象,这些对象上都绑定着相应的属性

将解析出来的图对象发送给layout engine进行处理,layout engine可以选择布局策略,比如流布局等

从layout engine中得到布局后的图对象,并交给image engine处理,得到最终结果,负责展示或者保存等

dot

的语法定义比较简单,我已经用javacc构造了一个dot的分析器,现在可以从dot文件中构建出图对象出来,不过还需要进一步完善,可以看看这个

BNF定义:

graph -> [strict] (digraph|graph) id '{' stmt-list '}'

stmt-list -> [stmt [';'] [stmt-list] ]

stmt -> attr-stmt | node-stmt | edge-stmt | subgraph | id '=' id

attr-stmt -> (graph | node | edge) attr-list

attr-list -> '[' [a-list] ']' [attr-list]

a-list -> id '=' id [','][a-list]

node-stmt -> node-id [attr-list]

node-id -> id [port]

port -> port-location [port-angle] | port-angle [port-location]

port-location -> ':' id | ':' '(' id ',' id ')'

port-angle ->'@' id

edge-stmt -> (node-id | subgraph) edgeRHS [attr-list]

edgeRHS -> edgeop (node-id | subgraph) [edgeRHS]

subgraph -> [subgraph id] '{' stmt-list '}' | subgraph id

(最近老是感觉时间不够用,有很多有意思的项目要做,比如要完善前几天说的那个bbms(Bus Based Message Service),

再比如修改用Swing和Smack做一个jabber的客户端jTalk,都是很有搞头的,唉,扯远了。)

当然graphviz的功能不至于此,它提供一个lib,可以用来将绘图引擎嵌入在自己的应用中。这是一个很有意义的事,我们可以不必掌握布局部分

的复杂算法,把精力放在业务逻辑部分,将最后的图对象交给这个引擎来处理即可。当然,如果你正好和我一样,想了解其神奇的布局算法,不妨翻翻它的源码,欢

迎交流之至。

我在周末分析了下graphviz的内部结构,并建立了一个java的项目jraph

,用来做简单的移植,主要是学习之用,其实,Java的图库还是相当丰富的,比如JGraph

,JGraphT,Prefuse,TouchGraph等等,用来做项目当然是很便捷的,但是我还是比较喜欢看着一个算法被自己实现的过程,特别是这种

比较神奇的算法,哈哈。

预期中的API如下:

public static void main(String[] args){

Parser parser = new GCodeParser("file.g");

GraphSet gs = parser.parse();

GraphSet layouted =

new GraphLayoutEngine(gs).layout();

ImageEngine imgEngine =

new GraphImageEngine(layouted);

imgEngine.export(0);

}

同graphviz一样,先调用分析器构造出图的集合GraphSet(包括多个图,每个图中包括Vertex,Edge,及SubGraph),

然后进行布局,最后将通过布局后的GraphSet绘制结果。目前完成了框架的设计部分,分析器部分基本完成,layout部分只实现了一个策略,即force-based

布局算法,不过layout engine被设计成可以插拔的模型,如果有了新的算法实现,可以很容易的整合起来。

dot.exe  -Tpng -o new.png -Kdot new.dot

p.s.如果时间允许,我会将这个项目jraph(暂定名)托管到google code上,到时候欢迎各路高人参加此项目。


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