一、前言

NetworkX 是一个用于图计算的开源第三方库，常用如下缩写

import networkx as nx

二、图、结点与边的创建/删除

2.1 图的创建

NetworkX 提供了四种类型的图，如下：

以无向图为例，创建它只需要

G = nx.Graph()
print(G)
# Graph with 0 nodes and 0 edges

可以看出，使用这种方法创建的图是空图。

2.2 添加结点

NetworkX 的结点可以是除了 None 以外的任何可哈希对象，例如字符串，数字，图像等（当然可以是另外一个 Graph 对象）。

若要每次只添加一个结点，则可以使用 add_node 方法：

G = nx.Graph()
G.add_node(1)
G.add_node('ABC')
G.add_node(nx.Graph())
print(G.number_of_nodes())  # 查看G中有多少个结点
# 3
print(G.nodes)
# [1, 'ABC', <networkx.classes.graph.Graph object at 0x1173ec880>]

若要一次添加多个结点，则可以使用 add_nodes_from 方法（传入参数必须是可迭代容器）：

G = nx.Graph()
G.add_nodes_from([1, 'ABC', nx.Graph()])
print(G.nodes)
# [1, 'ABC', <networkx.classes.graph.Graph object at 0x1174f4f40>]

G = nx.Graph()
G.add_nodes_from("hello")
print(G.nodes)  # 因为结点不可重复，所以最终只有4个结点
# ['h', 'e', 'l', 'o']

2.3 添加边

同样，我们可以每次只添加一条边，这需要用到 add_edge 方法

G = nx.Graph()
G.add_edge(1, 2)  # 在结点1，2之间添加一条边
print(G.edges)
# [(1, 2)]
print(G.nodes)
# [1, 2]

可以看出，在两个结点之间添加边时，若这两个结点在图中不存在，则会自动创建。

若要一次性添加多个边，则需使用 add_edges_from 方法：

G = nx.Graph()
G.add_edges_from([(0, 1), (1, 2), (2, 3)])
print(G.nodes)
# [0, 1, 2, 3]
print(G.edges)
# [(0, 1), (1, 2), (2, 3)]

可视化：

nx.draw(G, with_labels=True)

2.4 删除结点

删除单个结点：

G = nx.Graph()
G.add_edges_from([(0, 1), (1, 2)])
G.remove_node(1)
print(G.edges)
# []

删除多个结点：

G = nx.Graph()
G.add_edges_from([(0, 1), (1, 2), (2, 3)])
G.remove_nodes_from([1, 2])
print(G.edges)
# []
print(G.nodes)
# [0, 3]

2.5 删除边

删除单个边：

G = nx.Graph()
G.add_edges_from([(0, 1), (1, 2), (2, 3)])
G.remove_edge(1, 2)
print(G.edges)
# [(0, 1), (2, 3)]

删除多条边：

G = nx.Graph()
G.add_edges_from([(0, 1), (1, 2), (2, 3)])
G.remove_edges_from([(0, 1), (2, 3)])
print(G.edges)
# [(1, 2)]

注意，删除边并不会删除结点。

三、图的相关计算

图的邻接表：

G = nx.Graph()
G.add_edges_from([(0, 1), (1, 2), (2, 3)])
print(G.adj)
# {0: {1: {}}, 1: {0: {}, 2: {}}, 2: {1: {}, 3: {}}, 3: {2: {}}}

某个结点的所有邻居：

G = nx.Graph()
G.add_edges_from([(0, 1), (1, 2), (2, 3)])
nbr = G.neighbors(1)  # 返回一个迭代器
print([n for n in nbr])
# [0, 2]

注意，G.neighbors(n)、G.adj[n] 和 G[n] 均可以访问结点 $n$ 的邻居。

判断结点和边是否存在：

G = nx.Graph()
G.add_edges_from([(0, 1), (1, 2), (2, 3)])
print(G.has_node(4))  # 等价于 4 in G
# False
print(G.has_edge(1, 2))
# True

求每个结点的度：

G = nx.Graph()
G.add_edges_from([(0, 1), (1, 2), (2, 3)])
print(G.degree)
# [(0, 1), (1, 2), (2, 2), (3, 1)]

计算有多少个结点和多少条边：

G = nx.Graph()
G.add_edges_from([(0, 1), (1, 2), (2, 3)])
print(G.number_of_nodes())
# 4
print(G.number_of_edges())
# 3