[发明专利]基于节点属性传递函数的图布局方法

说明书

一种基于节点属性传递函数的图布局方法，步骤如下：1.确定节点对之间作用力的计算；2.将节点的属性值映射为图布局中与力相关的参数；3.根据不同属性类别设计不同的传递函数；4.根据步骤3的结果，制作基于节点属性传递函数的图布局。

技术领域

本发明涉及网络数据的图形显示方法。

背景技术

网络数据是指可以表示为图结构的数据，这些数据在社交媒体、金融交易、生物网络等领域广泛存在。随着互联网技术的飞速发展，这些网络数据越来越多。为了更好地了解这些数据，从中获取有价值的信息，需要有恰当的方法研究这些数据。网络可视化技术作为信息处理的重要手段，一直是人们研究的重点，它充分利用人类视觉感知系统，将网络数据以图的方式展示出来，快速直观地解释及概览网络结构数据。网络可视化主要采用基于节点连接图的图布局方法展示数据之间的关系。通过有效的图布局算法，可以得到反应数据分布关系的图布局结果，从而快速发现数据的规律或知识。力导引布局方法是对节点连接图进行布局的经典方法，通过传统的力导引布局算法可以产生边长和顶点分布较均匀的符合美学标准的图布局结果。

现实世界的网络数据有多属性特点，节点都有各自的多个属性。例如社交网络中，每个节点表示一个用户，该用户有年龄、性别、兴趣爱好等属性。现有的对属性图的研究主要有以下几类方法：多重协调视图(Multiple Coordinated Views)：将多个视图组合在一起。这种方法可以对特定的视图和数据集选择最合适的方法，但会因为元素的空间分离导致数据被分离。集成方法(Integrated Approaches)：将属性和布局放在一个视图中。集成视图可以节省显示空间，但由于所有的数据都被放在一起，增加了用户对图的理解。语义基板(Semantic Substrates)：为了避免在多属性网络可视化中产生混乱，研究者们提出了所谓的语义基板的想法——节点根据不同的属性，被放置在不重叠的区域。属性驱动的布局(Attribute-Driven Layouts)：根据节点的属性来布局，这种方法类似于语义基板，但是它没有将节点放置到特定的区域，而是根据节点的属性，通过计算来放置节点。但是这种方法对聚类有着一定的局限性。

发明内容

本发明要克服现有技术的缺点，提供一种基于节点属性传递函数的图布局方法，以解决多属性网络图布局问题，可以根据节点的数据属性，得到反映节点属性之间关系的图布局结果，从而更好地理解节点所扮演的角色和节点之间的关系。

现有方法中，大多数强调的是如何更好地将属性展示，而本发明提出的基于传递函数的图布局方法，在布局的同时，考虑节点的数据属性。将节点间的属性距离映射为力导引布局算法中和力有关的参数，因此，改变传递函数或者节点属性就能得到不同的布局结果。因此节点数据属性影响图布局结果，图布局的结果可以反映出节点属性之间的关系，也能得到分布清晰的节点子群集合。

本发明的技术方案共分三个步骤：第一步，确定图中节点对之间作用力的计算方式；第二步，基于节点属性传递函数确定节点属性值与图布局中力的映射关系；第三步，根据不同的属性类别，设计不同的传递函数。

一种基于节点属性传递函数的图布局方法，步骤如下：

1.确定节点对之间作用力的计算。

基于传递函数的图布局方法是对传统力导引布局算法的改进。用m(v_i)表示顶点v_i的质量，K表示弹簧的弹性系数，L表示弹簧的原长，G表示万有引力常量，r＝||p(v_i)-p(v_j)||表示顶点v_i和v_j之间的距离，其中p(v_i)表示顶点v_i的位置，因此有如下两个公式计算两个顶点v_i和v_j间的力：

spring(e_ij＝(v_i,v_j))＝K(r-L) (1)