【Python基礎】NetworkXでネットワーク図作成:NodeとEgdeの色をカラーマップで指定、透明化する方法

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NetworkX

前回、ネットワーク作成ライブラリNetworkXでNodeやEdgeの色を変えたり、大きさ、太さを変える方法を試してみました。

今回はもう少しNodeやEdgeの色に関して試していきましょう。

前回は色の指定はリストを使って、一つずつ行っていきましたが、NodeやEdgeの数が増えれば、一つ一つ指定するのは難しくなっていきます。

そこで使うのがカラーマップと呼ばれる既にグラデーションになっている色のセットを使う方法です。

どんな色のセットがあるのかはこちらのページをご覧ください。

と言うことで今回はこのカラーマップなるものをどうやって使うのか見ていきましょう。

また最後にオマケとしてNodeを透明化する方法も試していきます。

まずは基本となるプログラムからです。

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)

実行結果

それでは始めていきましょう。

NodeとEdgeの数を取得

カラーマップを使うにはNodeとEdgeの数を取得する必要があります。

何故かと言うと先ほどのカラーマップを等分割し、色を取得してくるからです。

Nodeの数を取得するには「nx.number_of_nodes(G)」、Edgeの数を取得するには「nx.number_of_edges(G)」を使います。

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')

print(nx.number_of_nodes(G))
print(nx.number_of_edges(G))

実行結果
5
5

ここでは最後の「nx.draw」を消しているのでネットワークの図は表示されません。

NodeもEdgeも5つずつ作成したので、両方とも「5」と表示されました。

Nodeにカラーマップを使う方法

それではまずはNodeの色をカラーマップで指定してみましょう。

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

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')

num_node = nx.number_of_nodes(G)

nx.draw(G, node_color=range(num_node), cmap=plt.cm.Reds, with_labels = True)

実行結果

まずmatplotlibのカラーマップを使用するため、maplotlibをインポートしています(import matplotlib.pyplot as plt)。

「num_node = nx.number_of_nodes(G)」でNodeの数を取得し、変数num_nodeに格納しています。

そして「nx.draw(G, node_color=range(num_node), cmap=plt.cm.Reds, with_labels = True)」の「node_color=range(num_node)」でNodeの数からリストを作成します。

そして「cmap=plt.cm.Reds」としてmatplotlibのカラーマップを読み込むことで自動でカラーマップを使ったネットワーク図を作成してくれます。

ちなみにmatplotlibをインポートせずに「cmap=’Reds’」のように直接カラーマップ名を使っている例も見かけたことがありますが、私の環境ではうまく動かなかったので、このようなやり方にしました。

Edgeにカラーマップを使う方法

次にEdgeの色をカラーマップで指定する方法です。

Nodeの色をカラーマップを使って指定した方法とほぼ同じですが、最後の「cmap」のオプション名が「edge_cmap」に変わります。

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

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')

num_edge = nx.number_of_edges(G)

nx.draw(G, edge_color=range(num_edge), edge_cmap=plt.cm.Blues, with_labels = True)

実行結果

これでEdgeの色の指定もカラーマップを使ってできました。

そしてもちろん先ほどのNodeの色をカラーマップで指定した方法と合わせると両方一度にカラーマップを使って色を変えることが可能になります。

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

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')

num_node = nx.number_of_nodes(G)
num_edge = nx.number_of_edges(G)

nx.draw(G, node_color=range(num_node), edge_color=range(num_edge), cmap=plt.cm.Reds, edge_cmap=plt.cm.Blues, with_labels = True)

実行結果

ネットワークの図でNodeの色やEdgeの色で重要度を示したりもするので、この方法を覚えておくと一段と作成したネットワーク図が見やすく、有用なものになりそうですね。

Nodeを透明化する方法

ここはオマケですが、Nodeを透明化する方法も試してみました。

Nodeの透明化は「nx.draw」のオプション「alpha」を指定するだけです。

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, alpha=0.5, with_labels = True)

実行結果

指定する数字の範囲が1(100%=0%透明化)から0(0%=100%透明化)の間の小数ですので気をつけてください。

また色をリストで指定したように、透明化もリストで指定できるかと思ってやってみたのですが、どうやらできないようです。

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')

node_alpha = [1, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2]

nx.draw(G, alpha=node_alpha, with_labels = True)

実行結果
---------------------------------------------------------------------------
TypeError                                 Traceback (most recent call last)
/var/folders/sp/hg7p80kx22s7vct7yb0zl5cm0000gn/T/ipykernel_46982/1072310590.py in <module>
     17 node_alpha = [1, 0.8, 0.6, 0.4, 0.2]
     18 
---> 19 nx.draw(G, alpha=node_alpha, with_labels = True)

(中略)

TypeError: alpha must be numeric or None, not <class 'list'>

ここまでできるならもう少しだと思うのですが…ちょっと残念ですね。

ということで今回はNodeとEdgeの色の指定にカラーマップを使う方法とNodeの透明化を試してみました。

次回はEdgeの矢印の表示に関して色々試していきたいと思います。

ではで今回はこんな感じで。

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