【NetworkX】ネットワーク図作成：インストール＆基礎編[Python]

2022年8月5日2023年3月10日

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NetworkX

今回はネットワーク図を作成するためのライブラリ「NetworkX」のお話です。

最初にどういうものかとお見せすると、こんな感じの図を作るためのライブラリです。

どう使うかというと、例えば人間関係のネットワークを可視化したり、言葉のつながりを可視化したりと何からのつながり（ネットワーク）を可視化するために使います。

前にWordCloudで文章を図にして可視化してみるなんてこともしましたが、文字や文章を読んでも頭に入ってこないことが、図になると一瞬で頭に入ったり、忘れにくいなんてこともよくあります。

ライブラリのインストール

まずはライブラリのインストールからです。

いつも通りpipを使ってインストールします。

pip install networkx

インストールをしたらすぐに使えるのかと思って、簡単なプログラムを書いてみましたが、

import networkx as nx

G = nx.Graph()

G.add_node('A')
G.add_node('B')
G.add_node('C')

G.add_edge('A', 'B')
G.add_edge('A', 'C')

nx.draw(G, with_labels = True)

実行結果
---------------------------------------------------------------------------
IndexError                                Traceback (most recent call last)
~/opt/anaconda3/lib/python3.8/site-packages/networkx/utils/decorators.py in _random_state(func, *args, **kwargs)
    395         try:
--> 396             random_state_arg = args[random_state_index]
    397         except TypeError as e:

IndexError: tuple index out of range

（中略）

~/opt/anaconda3/lib/python3.8/site-packages/networkx/utils/decorators.py in _random_state(func, *args, **kwargs)
    398             raise nx.NetworkXError("random_state_index must be an integer") from e
    399         except IndexError as e:
--> 400             raise nx.NetworkXError("random_state_index is incorrect") from e
    401 
    402         # Create a numpy.random.RandomState instance

NetworkXError: random_state_index is incorrect

調べてみると「decorder」なるライブラリのバージョンが古いと起こるエラーだそうで、アップデートすると直りました。

Stack Overflow

networkx shows random_state_index is incorrect I am trying to draw simple graph with networkx and Python. This is my code: import networkx as nx import matplotlib.pyplot as plt G = nx.complete_graph(5) nx.dr…

ちなみに「decorder」だけアップデートすればいいようなのですが、せっかくなのでAnacondaやAnacondaにインストールされているライブラリでアップデートできるもの全ても一緒にアップデートしておきました。

conda update -n base conda

conda update --all

私の環境は全然アップデートしていなかったので、大量のライブラリをアップデートしなければいけませんでした。

ということでいい機会ですので、皆さんもライブラリをアップデートされることをオススメします。

とりあえず表示してみる

ということでとりあえず表示していきましょう、

まず基礎知識として、2つの言葉を紹介します。

ネットワークの図の中で、各ポイント（丸の部分）は「Node（ノード）」、ポイント間の線の部分は「Edge（エッジ）」と言います。

ネットワークの図を作成するときにはこのNodeに何があるか、そしてEdgeでどのNodeとどのNodeが繋がれているかを指定する必要があります。

ということでプログラムとしてはこんな感じ。

import networkx as nx

G = nx.Graph()

G.add_node('A')
G.add_node('B')
G.add_node('C')
G.add_node('D')
G.add_node('E')

G.add_edge('A', 'B')
G.add_edge('A', 'C')
G.add_edge('A', 'D')
G.add_edge('B', 'D')
G.add_edge('D', 'E')

nx.draw(G, with_labels = True)

上から順に解説していきましょう。

まずはライブラリのインポートです。

「import networkx as nx」として「nx」として使うことが慣例のようです。

「G = nx.Graph()」でグラフエリアの新規作成です。

多分ですがmatplotlibの「fig = plt.figure()」と同じものだと理解しておけばいいのだと思います。

「G.add_node(‘追加するNode名’)」で新しいNodeを追加できます。

今回はA、B、C、D、Eの５つのNodeを追加しました。

G.add_node('A')
G.add_node('B')
G.add_node('C')
G.add_node('D')
G.add_node('E')

Edgeの追加は「G.add_edge(‘Node1’, ‘Node2’)」で、Node1とNode2の間にEdgeを作成します。

こちらも5つほど準備してみました。

G.add_edge('A', 'B')
G.add_edge('A', 'C')
G.add_edge('A', 'D')
G.add_edge('B', 'D')
G.add_edge('D', 'E')

最後に「nx.draw(G, with_labels = True)」でネットワーク図の作成です。

この場合「nx.draw(G)」でGのネットワーク図の作成で、「with_labels = True」はオプションでNodeの丸の中にNode名を表示することを指定しています。

これで作成された図が最初にお見せしたこの図です。

複数のNode、複数のEdgeを一括で登録

先ほどのようにNodeやEdgeを一つずつ追加していくのは分かりやすくていいのですが、ときには一括で追加したいこともあるでしょう。

その場合、Nodeでは「G.add_nodes_from(追加するNodeのリスト)」、Edgeでは「G.add_edges_from(追加するエッジのタプルのリスト)」で一括で追加できます。

import networkx as nx

G = nx.Graph()

G.add_nodes_from(['A', 'B', 'C', 'D', 'E'])

G.add_edges_from([('A', 'B'), ('A', 'C'), ('A', 'D'), ('B', 'D'), ('D', 'E')])

nx.draw(G, with_labels = True)

実行結果