如何通过Graphviz的dot引擎生成更紧凑的有向图布局

我有一个包含31个节点的有向图，使用Graphviz的dot布局引擎生成的初始布局如下：

我对该布局不满意，因为8-10-20-21四节点簇周围存在大量空白。修改25-21边的方向后，得到了紧凑很多的布局：

问题 #

1. 可以调整哪些设置来优化这类图的布局？
2. 推测dot默认倾向于让所有边向下指向，是否可以设置允许部分边向上指向？

对应的dot代码 #

digraph "" {
        graph [bgcolor=transparent,
                dpi=150,
                fontname=Inconsolata,
                rankdir=TB,
                ranksep=0.3,
                splines=true
        ];
        node [fillcolor=white,
                shape=box,
                style=filled,
                width=0.55
        ];
        edge [arrowsize=0.7,
                fontsize="10pt"
        ];
        1 -> 18;
        20 -> 18;
        10 -> 20;
        18 -> 14;
        14 -> 17;
        14 -> 21;
        14 -> 19;
        8 -> 21;

        2 -> 27;
        3 -> 27;
        4 -> 16;

        9 -> 31;
        9 -> 25;

        11 -> 31;
        12 -> 30;
        13 -> 30;

        27 -> 22;
        16 -> 20;
        16 -> 22;
        21 -> 20;
        31 -> 25;
        31 -> 28;
        31 -> 24;
        31 -> 26;
        25 -> 21;
        25 -> 17;

        30 -> 28;
        30 -> 24;
        30 -> 26;
        30 -> 29;
        30 -> 7;

        22 -> 15;
        28 -> 23;
        24 -> 23;
        26 -> 29;
        17 -> 6;
        29 -> 23;
        19 -> 16;
        19 -> 5;
        15 -> 31;
        15 -> 30;
        23 -> 22;
}

解决方案 #

一、优化布局的调整设置 #

• 调整节点与层级间距：当前ranksep=0.3控制层级间距，可尝试缩小至0.2；新增nodesep=0.2控制同层级节点间距，进一步压缩空白。
• 手动指定节点层级：使用rank约束将相关节点归到同一层级或指定层级位置，比如针对8-10-20-21簇，添加{rank=same; 8; 10; 20; 21;}强制它们处于同一层级，避免分散；或用rank=min/rank=max指定节点的层级优先级。
• 优化边的样式：将splines设为ortho（正交边），让边的走向更规整，减少不规则空白；启用concentrate=true合并同方向的边，减少边占用的空间。
• 启用自动紧凑打包：添加pack=true和packmode=graph，让Graphviz自动紧凑排列图元素，减少冗余空白。
• 尝试不同布局方向：暂时不修改边方向的前提下，将rankdir改为LR（左右布局），可能会得到更紧凑的横向布局。

二、允许部分边向上指向的设置 #

• 使用反向边属性：不修改边的逻辑方向，而是在边上添加dir=back属性。比如将25->21改为21->25 [dir=back]，这样视觉上仍显示25指向21，但dot会按21到25的层级关系计算布局，自然允许边向上延伸。
• 强制节点层级关系：通过rank约束指定节点的层级高低，比如{rank=above; 25;} {rank=below; 21;}，强制25处于21的上层，即使边是25->21，dot也会生成向上的边。
• 取消边的层级约束：在特定边上添加constraint=false，让这条边不参与层级计算，dot可以更灵活地安排节点位置，比如25->21 [constraint=false]，允许节点跨层级排列，边自然可能向上。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Changed My Name Again