用Manim实现Graf的数学动画——【DiGraph】的用法和实际操作

用Manim实现Graf的数学动画——【DiGraph】的详细

这是表示有向图的类。在有向图中，边有方向，意味着边是从一个顶点指向另一个顶点的。

图【Graph】两层含义：

1.称为顶点的连接点图。

2. 绘制的值，通常显示为具有水平轴和垂直轴的线，如下所示：

接下来我们介绍一下DiGraph ，这是DiGraph函数的构造函数：

DiGraph(vertices, edges, labels=False, label_fill_color=ManimColor('#000000'),layout='spring', layout_scale=2, layout_config=None, vertex_type=<class 
'manim.mobject.geometry.arc.Dot'>, vertex_config=None, vertex_mobjects=None,edge_type=<class 'manim.mobject.geometry.line.Line'>, partitions=None, 
root_vertex=None, edge_config=None)[source]

DiGraph 是一个用于在 Manim 中创建有向图的数据结构。下面是对该函数及其参数的解释：

参数说明

vertices:
- 类型: 列表
- 描述: 有向图中的顶点（节点）集合。每个顶点可以是任意可哈希的对象，通常是字符串或数字。
edges:
- 类型: 列表
- 描述: 有向图中的边（连接）集合。每条边由一个元组表示，元组的两个元素分别是起点和终点。例如，(1, 2) 表示从顶点 1 到顶点 2 的一条有向边。
labels:
- 类型: 布尔值
- 默认值: False
- 描述: 是否为顶点添加标签。如果为 True，则将在图中显示顶点的标签。
label_fill_color:
- 类型: ManimColor
- 默认值: ManimColor('#000000')
- 描述: 顶点标签的填充颜色。
layout:
- 类型: 字符串
- 默认值: 'spring'
- 描述: 图形的布局算法。可以选择不同的布局方式，例如 'spring'、'circular' 等。
layout_scale:
- 类型: 数字
- 默认值: 2
- 描述: 布局的缩放比例，用于调整图形的大小。
layout_config:
- 类型: 字典
- 描述: 与布局相关的额外配置参数，允许用户自定义布局的行为。
vertex_type:
- 类型: 类
- 默认值: <class 'manim.mobject.geometry.arc.Dot'>
- 描述: 定义顶点的类型，可以使用自定义的 Manim 对象来替代默认的 Dot。
vertex_config:
- 类型: 字典
- 描述: 用于配置顶点的额外属性，如颜色、大小等。
vertex_mobjects:
- 类型: 列表
- 描述: 用户可以直接提供顶点的 Manim 对象，而不是让 DiGraph 创建它们。
edge_type:
- 类型: 类
- 默认值: <class 'manim.mobject.geometry.line.Line'>
- 描述: 定义边的类型，可以使用自定义的 Manim 对象来替代默认的 Line。
partitions:
- 类型: 列表
- 描述: 用于定义图的分区（如果需要），可以将顶点分组。
root_root_vertex:
- 类型: 对象
- 描述: 指定根点，用于一些特定的布局或绘。
edge_config
- 类型: 字典
- 描述: 用于配置边的额外属性，如颜色、宽度等。

示例1：

from manim import *class MovingDiGraph(Scene):def construct(self):vertices = [1, 2, 3, 4,5]edges = [(1, 2), (2, 3), (3, 4), (1, 3), (1, 4),(5,4)]g = DiGraph(vertices, edges,label_fill_color="#ece6e2")self.add(NumberPlane(),g)self.play(g[1].animate.move_to([1, 1, 1]),g[2].animate.move_to([-1, 1, 2]),g[3].animate.move_to([1, -1, -1]),g[4].animate.move_to([-1, -1, 0]),g[5].animate.move_to([0, 3, 0]),)self.wait()

运行结果：https://download.csdn.net/download/qq_45449625/89587196https://download.csdn.net/download/qq_45449625/89587196

示例2：

from manim import *class CustomDiGraph(Scene):def construct(self):vertices = [i for i in range(5)]edges = [(0, 1),(1, 2),(2, 3),(3, 4),(4, 0)]edge_config = {(0,1):{"color": YELLOW ,"tip_config": {"tip_shape": ArrowTriangleTip , "tip_length": 0.1,}},(1,2):{"color": BLUE ,"tip_config": { "tip_length": 0.15,}},(2,3):{"color": PINK ,"tip_config": {"tip_shape": StealthTip , "tip_length": 0.25,}},(3, 4): { "color": RED,"tip_config": {"tip_length": 0.25, "tip_width": 0.25}},(4, 0): { "color": WHITE,"tip_config": {"tip_shape":ArrowSquareTip ,"tip_length": 0.25, "tip_width": 0.25}},}g = DiGraph(vertices,edges,labels=True,layout="circular",edge_config=edge_config,).scale(1.4)self.play(Create(g))self.wait()

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示例3

from manim import *class UndirectedMovingDiGraph(Scene):def construct(self):vertices = [i for i in range(5)]edges = [(0, 1),(1, 2),(3, 2),(3, 4),]edge_config = {"stroke_width": 2,"tip_config": {"tip_length": 0, "tip_width": 0},(3, 4): {"color": RED},}g = DiGraph(vertices,edges,labels=True,layout="circular",edge_config=edge_config,).scale(1.4)self.play(Create(g))self.wait()self.play(g[1].animate.move_to([1, 1, 1]),g[2].animate.move_to([-1, 1, 2]),g[3].animate.move_to([-1.5, -1.5, -1]),g[4].animate.move_to([1, -2, -1]),)self.wait()

运行结果：https://download.csdn.net/download/qq_45449625/89588613https://download.csdn.net/download/qq_45449625/89588613

示例4：

from manim import *  
import networkx as nx  class CustomGraph01(Scene):  def construct(self):  # 创建一个空的有向图  graph = self._empty_networkx_graph()  # 添加顶点  vertices = ["A", "B", "C", "D"]  graph.add_nodes_from(vertices)  # 添加边  edges = [("A", "B"), ("B", "C"), ("C", "D"), ("D", "A"), ("A", "C")]  graph.add_edges_from(edges)  # 使用 ManimGraph 创建图形  manim_graph = Graph(  vertices,  edges,  vertex_type=Dot,  edge_type=Line,  vertex_config={"color": BLUE, "fill_opacity": 0.7},  edge_config={"stroke_width": 2, "color": RED},  layout="spring",  layout_scale=2,  labels=True  )  # 将图形添加到场景中  self.play(Create(manim_graph))  self.wait(2)  @staticmethod  def _empty_networkx_graph():  """创建一个空的 NetworkX 图"""  return nx.Graph()

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