Python绘制树状图

BKDUH • 2025-04-29 12:49 • 编程

本文将从多个方面详细阐述Python如何绘制树状图。树状图展示了一个层级结构，常用于表示组织结构、家谱、关系图等。Python作为一种高级编程语言，具有丰富的可视化库，有许多方法可以用来绘制树状图。下面我们将一步一步地讲解。

一、使用networkx库绘制树状图

Networkx是一个用于创建、操作和研究复杂网络的Python库。它可以用来绘制各种类型的图表，包括树状图。下面是使用networkx库绘制树状图的代码：

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt

G = nx.DiGraph()
G.add_node("1")
G.add_node("2")
G.add_node("3")
G.add_node("4")
G.add_edge("1", "2")
G.add_edge("1", "3")
G.add_edge("3", "4")

nx.draw(G, with_labels=True)
plt.show()

以上代码创建一个有向图（DiGraph）并添加了四个节点和三条边。通过draw()函数可以将这个有向图绘制成一张树状图，参数with_labels=True表示节点上显示标签。plt.show()将树状图显示。

二、使用pydot库绘制树状图

Pydot是一个用于创建和处理图形描述的Python库。它使用dot语言创建可视化图像，并支持多种输出格式。下面是使用pydot库绘制树状图的代码：

import pydot

graph = pydot.Dot(graph_type='graph')

node1 = pydot.Node("1")
node2 = pydot.Node("2")
node3 = pydot.Node("3")
node4 = pydot.Node("4")

graph.add_node(node1)
graph.add_node(node2)
graph.add_node(node3)
graph.add_node(node4)

graph.add_edge(pydot.Edge(node1, node2))
graph.add_edge(pydot.Edge(node1, node3))
graph.add_edge(pydot.Edge(node3, node4))

graph.write_png('tree.png')

以上代码创建了一个空的图(graph)，然后添加了四个节点和三条边。使用add_node()方法添加节点，使用add_edge()方法添加边。最后通过write_png()方法将图形输出为png格式。

三、使用graph-tool库绘制树状图

Graph-tool是一个高效的Python库，用于在大型图中进行计算和可视化分析。它支持各种类型的图表，并具有高性能计算和可视化功能。下面是使用graph-tool库绘制树状图的代码：

import graph_tool.all as gt
import matplotlib.pyplot as plt

g = gt.Graph()
v1 = g.add_vertex()
v2 = g.add_vertex()
v3 = g.add_vertex()
v4 = g.add_vertex()

e1 = g.add_edge(v1, v2)
e2 = g.add_edge(v1, v3)
e3 = g.add_edge(v3, v4)

pos = gt.sfdp_layout(g)

gt.graph_draw(g, pos=pos, with_labels=True, vertex_text=g.vertex_index, edge_pen_width=2.0)
plt.show()

以上代码先创建一个空图(g)，然后添加了四个节点和三条边。使用add_vertex()方法添加顶点（节点），使用add_edge()方法添加边。最后通过graph_draw()方法将图形绘制成一张树状图，参数with_labels=True表示节点上显示标签。

四、使用plotly库绘制树状图

Plotly是一种用于创建交互式绘图的Python库，它支持各种类型的图表，包括树状图。下面是使用plotly库绘制树状图的代码：

import plotly.graph_objs as go

fig = go.Figure(go.Tree(
    nodes=[dict(
        name="1",
        children=[dict(
            name="2",
            children=[dict(name="3", children=[dict(name="4")])]
        )]
    )]
))

fig.show()

以上代码使用plotly.graph_objs模块创建一张树状图。通过go.Tree()方法创建一个树对象，然后通过添加子节点（children）的方式来构建树状结构。最后使用fig.show()方法显示树形图。

五、小结

本文介绍了四种用Python绘制树状图的方法，分别是使用networkx、pydot、graph-tool和plotly库。每种方法都有其独特的特点和优点，可以根据具体需求选择合适的方法来绘制树状图。

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