如何在 NetworkX 中找到所有节点的祖先？答案

【问题标题】：How to find all node's ancestors in NetworkX?如何在 NetworkX 中找到所有节点的祖先？
【发布时间】：2019-06-17 17:14:21
【问题描述】：

我有一个很大的DiGraph，其中包含相关作业。例如，对于图 a>b>c，作业 c 只能在作业 b 完成后运行。我试图找到一个函数来获取所有 c 的上游作业（即 (a, b)）。我用DiGraph.predecessors，但它只返回工作b。

有没有列出所有 c 的上游作业的函数？

如何绘制叶节点（如作业 c）的依赖关系图？

我已阅读文档但找不到答案。

【问题讨论】：

标签： python dependencies networkx directed-acyclic-graphs

【解决方案1】：

使用predecessors 只会将具有直接边的节点返回到输入节点。查找所有节点的ancestors可以如下：

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt
G = nx.DiGraph()

# G is:
#      e-->f
#      ^
#      |
# a--->b-->c-->d
#

G.add_edges_from([('a', 'b'),('b', 'c'),('c', 'd'), ('b', 'e'), ('e', 'f')])
T = nx.dfs_tree(G.reverse(), source='f').reverse()     

# T is: a-->b-->e-->f

pos = nx.nx_pydot.pydot_layout(T, prog='dot')
nx.draw_networkx(T, pos=pos, arrows= True, with_labels=True)
plt.show()

我们所做的只是从反转有向图上的输入节点运行 DFS，然后再次反转结果以使边沿其原始方向。

最后三行用于绘制结果。

【讨论】：

我收到以下错误：AttributeError: 'Graph' object has no attribute 'predecessors'@zohar.kom
@alper 'predecessors' 适用于 DiGraph 对象，但不适用于 Graph 对象（有向图与无向图）。
我收到以下错误：ModuleNotFoundError: No module named 'pydot'

【解决方案2】：

可能看起来很奇怪，但是这个函数叫做ancestors :)

nx.ancestors(G, your_node)

【讨论】：

但要小心：Note that most of these functions are only guaranteed to work for DAGs. In general, these functions do not check for acyclic-ness, so it is up to the user to check for that. [来自文档]

【解决方案3】：

我在最近的一个项目中遇到了类似的问题，其中工作依赖于其他工作。我发现保证以正确顺序处理它们的最可靠方法是使用 DiGraph 方法topological_sort。

下面是一个最小的例子，从有向图的创建开始：

import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt
from networkx.drawing.nx_pydot import graphviz_layout

# this function is optional
# just moves the node labels on the plot so they don't overlap the lines 
def nudge(pos, x_shift, y_shift):
    return {n:(x + x_shift, y + y_shift) for n,(x,y) in pos.items()} 

# start with a directed graph
dag = nx.DiGraph()

dag.add_edges_from(
    [
        ('root', 'a'), 
        ('a', 'b'),
        ('a', 'c'),
        ('b', 'd'),
        ('d', 'e'),
        ('d', 'f')
    ]
)

# plot the graph
pos = graphviz_layout(dag, prog="dot")
pos_labels = nudge(pos, -5, 15)

fig = plt.figure(figsize=(8, 6))
ax = plt.subplot(1, 1, 1)
plt.margins(0.1)

nx.draw(
    dag, 
    pos=pos,
    ax=ax,
    with_labels=False,
    arrows=True,
    node_size=100, 
    arrowsize=20
)

labels = nx.draw_networkx_labels(
    dag,
    pos=pos_labels,
    ax=ax,
    font_size=18,
    font_weight='bold', 
    font_color='orange',
    verticalalignment='bottom'
)

图形的输出图如下：

首先要做的最好的事情可能是验证图是有向无环图：

nx.is_directed_acyclic_graph(dag)

这将返回 True 或 False。接下来，我们可以使用topological_sort按依赖顺序检索节点：

list(nx.algorithms.topological_sort(dag))

这会返回：

['root', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

如果您希望拥有边对而不仅仅是节点：

list(nx.topological_sort(nx.line_graph(dag)))

[('root', 'a'), ('a', 'b'), ('a', 'c'), ('b', 'd'), ('d', 'e'), ('d', 'f')]

最后，如果作业需要倒序，您可以使用reverse：

dag_reverse = dag.reverse()

重新运行命令::

list(nx.algorithms.topological_sort(dag_reverse))

给予：

['c', 'e', 'f', 'd', 'b', 'a', 'root']

和：

list(nx.topological_sort(nx.line_graph(dag_reverse)))

给予：

[('c', 'a'), ('e', 'd'), ('f', 'd'), ('d', 'b'), ('b', 'a'), ('a', 'root')]

【讨论】：