Igraph入门指南 4

二、图的创建

图分有向图和无向图，所以图的创建有各自的实现方式。

1、手工创建图：

1-1 通过文本创建：graph_from_literal

通过每项提供两个顶点名（或ID号）作为一条边的格式，手动创建图，顶点间用减号表示无向边，此时减号的数量不限，一个减号或N个减号都代表两个顶点间存在一条无向边；用加号表示有向边箭头所在的位置。如果函数的参数为空，会创建一个空图。

函数参数中，用来表示顶点name的实参，不需要用引号引起来。

如果图中需要孤立点，只输入顶点名即可。

> graph_from_literal()
IGRAPH 1932ffc U--- 0 0 -- 
+ edges from 1932ffc:
> g <- graph_from_literal(
+   Alice - Bob - Cecil - Alice,
+   Daniel - Cecil - Eugene,
+   Cecil - Gordon
+ )
> g
IGRAPH 503ae37 UN-- 6 6 -- 
+ attr: name (v/c)
+ edges from 503ae37 (vertex names):
[1] Alice--Bob    Alice--Cecil  Bob  --Cecil  Cecil--Daniel Cecil--Eugene
[6] Cecil--Gordon> graph_from_literal( A--B, C--D, E--F, G--H, I, J, K ) %>% print_all()
IGRAPH a5903c8 UN-- 11 4 -- 
+ attr: name (v/c)
+ edges from a5903c8 (vertex names):
[1] A--B C--D E--F G--H

:可以用来定义顶点的集合，用:连接的顶点属于同一个集合，彼此之间没有边连接，但集合中的每个顶点，与用加号或减号连接的另一个集合中的每一个顶点，都有边连接

> g <- graph_from_literal( A:B:C:D -- T:E:W )
> V(g)$color <- rep(c('red','green'),c(4,3))
> plot(g)

对igraph来说，顶点的name属性值是字符型就可以，所以，也可以将顶点name的值设置为符号，当然这在实践中意义不大：

1-2 搭积木式之加函数：+

如前所述，顶点和边是图的基本元素，并且边是基于顶点形成的关系描述，所以，一定手动创建图，必须先有顶点。

前面说的graph_from_literal函数，在一个函数内部完成了顶点和边的设置。搭积木的完善图则把顶点和边的创建或删除分离，各自定义了独立的函数，使用户可以“纯手工”打造图。

在已有的图上（只要类是“igraph”就可以，所以这个图可以是一个全空的图），对顶点和边都可以用+ | -函数，甚至可以直接将一个图加到另一个图上。

前面说过，要用集合的理念来思考图的操作：

• 命名图+命名图：如果两者都是命名图，则执行并集union操作

g <- make_ring(10) %>% set_vertex_attr('name',value = letters[1:10])
g2 <- make_ring(5) %>% set_vertex_attr('name',value = letters[1:5])
plot(g+g2)

• 无名图+无名图：如果两者都是无名图，则执行不相交并disjoint_union操作

g <- make_ring(10)
g2 <- make_ring(5)
disjoint_union(g,g2) %>% plot()

• 命名图+无名图：如果一个图是命名图，另一个是无名图，结果还是不相交并，但无名图的顶点标签是空

g <- make_ring(10) %>% set_vertex_attr('name',value = letters[1:10])
g2 <- make_ring(5)
plot(g+g2)

• 图+数字：在图中添加数字指定数量的顶点，只添加顶点，不添加边。如果图是无名图，plot的结果显示顶点ID，如果图是命名图，新添加的顶点没有标签。

> par(mfrow=c(1,2))
> g <- make_ring(10)
> plot(g+5)
> title('无名图')
> g <- make_ring(10) %>% set_vertex_attr('name',value = letters[1:10])
> plot(g+5)
> title('命名图')

• 图+字符向量：将字符向量视为顶点的name，在图中添加相应数量的顶点，只添加顶点，不添加边。如果图是无名图，plot时新添加的顶点显示标签，原有的顶点标签显示为空；如果图是命名图，全部显示标签。

• 图+vertice()：向图添加参数中提供的顶点，并可以同时设置新添加顶点的属性，这也是本函数的主要用途。

注意：此时，vertice()中的参数默认是新添加顶点的name，即便输入的是数字，也被用作顶点的name，而不是id

g <- make_ring(10) %>% set_vertex_attr('color',value = 'green')%>% set_vertex_attr('name',value = letters[1:10])
plot(g+vertices(1:5,color='red'))

• 图+edges(): 因为边必须依赖顶点而存在，所以新添加的边必须基于图中已有的顶点。如果想添加图中原有顶点之外的顶点的边，必须先添加顶点。

g <- make_ring(10) %>% set_edge_attr('color',value='blue') %>% set_edge_attr('weight',value=4)
(g+edges(sample(1:10,4),color='red',weight=20)) %>% plot()

如果图是无名图，只能用顶点ID设置边，如果是命名图，可以用name属性设置边，当然也可以用顶点ID设置边

• 图+path()：安装path()指定的路径添加边。当然，这些顶点必须已经存在于图中

1-3 通过函数添加顶点：add_vertices

与`+vertice()类似，在设置添加顶点数量的同时，可设置顶点属性，两者的区别是：

图 + vertice()中+是个函数，不需要管道运算符；

add_vertices本身是个函数，需要与管道运算符连用。

make_ring(10) %>% set_vertex_attr('color',value='green') %>% add_vertices(5,color='red') %>% plot()

1-4 通过函数添加边：add_edges

一般与管道运算符连用，可以同时设置边的属性。注意，如果要一次添加多条边，需要用c()函数将这些边包裹起来。

make_empty_graph(10) %>% set_edge_attr('color',value = 'blue') %>% add_edges(c(1,3,2,4,6,9),color='red') %>% plot()

1-5 删除顶点：delete_vertices

可以通过顶点ID或name删除指定的顶点

如果原图是无名图，通过顶点ID删除顶点后，新图的顶点ID被重新分配

g <- make_ring(10) %>% set_vertex_attr('color',value = 'green') %>% set_vertex_attr(index=7:9,name='color',value = 'red')
plot(g)  
g %>% delete_vertices(7:9) %>% plot()
title('删除后所有顶点ID被重新分配')

如果是命名图，新图仍然保留原顶点名

g <- make_(ring(10),with_vertex_(name=letters[1:10]))
plot(g)  
g %>% delete_vertices(7:9) %>% plot()

1-6 删除边： delete_edges

• 用边ID指定要删除的边。注意，这里一个坑，前面习惯了用顶点了表述边，主观认为把函数中的参数设置为c(1,2,5,6)，会删除顶点1和顶点2之间的边、以及顶点5和顶点6之间的边，一个删除两条边。其实不然，本函数的这个参数，如果直接输入数字的话，igraph把这些数字看作边的ID号，所以，这样设置会删除4条边，不是2条。

g <- make_ring(10)
plot(g)
g %>% delete_edges(c(1,2,5,6)
) %>% plot()

• 想用顶点来指定要删除的边，用"a|b"或"3|4"的格式。注意需要用引号引起来。

g <- make_ring(10)
plot(g)
g %>% delete_edges(c('1|2','5|6')
) %>% plot()

• 或者用get.edge.ids函数，也可以将参数中相邻的两个数字解释为顶点的ID，并返回正确的边ID，效果与前面一样。

> get.edge.ids(g,c(1,2,5,6))
[1] 1 5
g %>% delete_edges(get.edge.ids(g,c(1,2,5,6))
) %>% plot()