3.2　网络拓扑结构的常用可视化方法

网络拓扑结构的常用可视化方法可以分为三类：节点链接法、邻接矩阵法和混合布局法。

3.2.1　节点链接法

节点链接法是最自然的可视化布局表达。这种方法使用节点表示对象，用节点之间的连线表示节点的关系，是一种非常直观的可视表达，如图3-1及图3-2所示。这种方法易于理解，可以帮助用户快速了解网络的结构。不同的网络数据具有不同的特性和背景，在可视化布局时自然也有不同的需求，因此，研究者们提出了许多具有不同特点的节点链接布局算法。对于本身具有一定层次结构的网络数据，可以使用树形布局的方式进行可视化；对于地铁网络以及电路网络，则经常采用正交布局的方法；而对于没有特殊要求的网络，则常用力引导算法来进行布局。

图3-1　树形布局的节点链接图

图3-2　基于正交布局的地铁图（左）和基于力引导布局的节点链接图（右）

3.2.2　邻接矩阵法

邻接矩阵法是一类使用矩阵的方式来对网络结构进行可视化的方法。这种方法直接对应于网络的邻接矩阵，因此，对于一个具有N个节点的网络，可以使用一个N×N的矩阵对其进行可视化，矩阵中位置为（i，j）的方块表达第i个节点与第j个节点间的关系，如图3-3所示。

图3-3　矩阵形式的图可视化（左）和编码了边权重的基于矩阵形式的图可视化（右）

3.2.3　混合布局法

节点链接法在可视化密度较小、节点数较多的网络数据中，能够得到不错的可视化效果，矩阵法则比较适用于密度较大而节点数较少的网络数据。对于区域密度分布不一致的网络，单独采用节点链接法或矩阵法都不能取得很好的效果，这时，就可以采用混合两者的布局设计。一个经典的混合布局方法是NodeTrix，这种方法结合了节点链接法和矩阵法。NodeTrix基于网络数据的聚类信息，在聚类内部的节点之间具有较高密度的链接，而聚类之间则具有较低密度的链接，这样就可以混合使用节点链接法和矩阵法。利用矩阵法对聚类进行可视化，而聚类间的链接则利用节点链接法进行可视化，如图3-4所示。

图3-4　NodeTrix：混合了节点链接法和矩阵法的图可视化方法