使用Networkx根据矩阵构建含无向与有向边的混合图

核心实现逻辑 #

NetworkX没有原生支持同时包含有向边、无向边的混合图类型，最简便的落地方案是用DiGraph（有向图）作为基础承载结构：

• 对矩阵取值为2的有向边：仅添加行索引指向列索引的单向边，给边添加edge_type属性标记为directed
• 对矩阵取值为1的无向边：添加正反两个方向的边，标记为undirected，绘制时隐藏这类边的箭头，视觉上就和普通无向边完全一致
• 两类边分开传参给绘图函数，分别设置箭头、颜色等样式做区分

完整可运行代码 #

import numpy as np
import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

# 输入目标邻接矩阵
adj_matrix = np.matrix([[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
                        [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
                        [2, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1],
                        [0, 0, 0, 0, 0, 1, 0, 0],
                        [0, 0, 0, 0, 0, 0, 2, 1],
                        [0, 0, 0, 1, 0, 0, 2, 0],
                        [2, 2, 0, 0, 0, 0, 0, 0],
                        [0, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0]])

# 初始化有向图容器
G = nx.DiGraph()
# 加入全部8个节点，默认使用和矩阵一致的0基索引；如果需要1基编号（匹配举例的1->6格式），把range(8)替换为range(1,9)，后续添加边时i、j各加1即可
G.add_nodes_from(range(8))

# 遍历矩阵解析边
for i in range(adj_matrix.shape[0]):
    for j in range(adj_matrix.shape[1]):
        val = adj_matrix[i, j]
        if val == 2:
            # 添加行i指向列j的有向边
            G.add_edge(i, j, edge_type='directed')
        elif val == 1:
            # 无向边仅在i<j时处理，避免重复添加双向边
            if i < j:
                G.add_edge(i, j, edge_type='undirected')
                G.add_edge(j, i, edge_type='undirected')

# 拆分两类边列表，用于分别设置绘图样式
directed_edge_list = [(u, v) for u, v, attr in G.edges(data=True) if attr['edge_type'] == 'directed']
undirected_edge_list = [(u, v) for u, v, attr in G.edges(data=True) if attr['edge_type'] == 'undirected']

# 执行绘制
pos = nx.spring_layout(G, seed=42) # 固定随机种子保证布局可复现，可替换为circular_layout等其他布局
nx.draw_networkx_nodes(G, pos, node_size=500, node_color='#a6d9f7')
nx.draw_networkx_labels(G, pos, font_size=10)
# 绘制有向边：显示箭头，深色
nx.draw_networkx_edges(G, pos, edgelist=directed_edge_list, edge_color='#222f3e',
                       arrows=True, arrowstyle='->', arrowsize=20, width=2)
# 绘制无向边：隐藏箭头，浅灰色
nx.draw_networkx_edges(G, pos, edgelist=undirected_edge_list, edge_color='#8395a7',
                       arrows=False, width=2)

plt.axis('off')
plt.show()

效果说明 #

• 深色带箭头的边完全匹配规则中取值为2的有向边，指向为行索引到列索引
• 浅灰色无箭头的边匹配取值为1的无向边，视觉效果和普通无向图边一致
• 可以自行调整节点大小、颜色、边宽、布局算法等参数适配自己的展示需求

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Batman23