markdown 绘图利器之graphviz
概述
Markdown 是一个轻量级的标记语言，语法简单、易于上手，深受程序员、博主等人群的钟爱。Markdown 工具链也非常丰富，如graphviz软件，就是可以嵌入markdown文本，进行思维导图、流程图、系统框图绘制的利器，让你心无旁骛，全心投入到系统架构、软件、算法的设计中。
在markdown使用 graphviz 语法，推荐使用 vnote 软件
graphviz 是 AT&T的bell实验室开源的脚本自动化绘图软件，其主要用于绘制关系图，自动排版，有效提升工作效率。同时，其也是自动化绘图工具plantuml、很多数据可视化工具的基础。类似于python中的matplotlib。
graphviz 的基本结构如下所示，其主要包含三部分：
- 1） layout 自动化布局工具：dot，neato等，本文重点讲解dot的使用。
- 2） script脚本：主要包含 graph，node，edge三类实体，以及attributes属性；
- 3）APIs：若需要在其它语言中调用，graphviz提供了 C，java，python，php等语言的API。
graphviz的dot的基本使用也非常简单，流程如下：
graphviz示例，也是上述基础流程的dot脚本代码如下：
digraph base_flow {
// 步骤1： 定义digraph的属性
label = <<B>graphviz使用流程</B>>;
// 步骤2： 定义node、edge的属性
node[shape=box];
// 步骤3： 添加node、edge
graph_attr -> node_edge_attr -> node_edge_added -> custom_attr;
// 步骤4： 定义特定node，edge的属性
graph_attr[label="1. 定义digraph的属性"];
node_edge_attr[label="2. 定义node、edge的属性"];
node_edge_added[label="3. 添加node、edge"];
custom_attr[label="4. 定义特定node，edge的属性"];
}
graphviz 脚本语法结构
Graphviz 语法非常简单，主要由代码块、语句、标识符、注释等几部分组成：
- 代码块： 位于
{}语句中的语句即为代码块； - 语句：以
;结尾，主要分为代码块，节点，连线，属性四种语句类型； - 实体对象标识符：除了特殊字符外的所有字符都可以用于标识符，如数字，中英文字符串等；
- 注释：
//表示单行注释，/*...*/表示多行注释。
图
graphviz 图实体主要分三类：
- graph： 1）
digraph {...}定义有向图；2）graph {...}定义无向图； - subgraph：
subgraph {...}定义子图； - cluster subgraph：
subgraph cluster_xxx {...}定义的代码块
子图的类型（有向图还是无向图）与父图相同，子图的名称以cluster开头才被当成聚集子图渲染。示例如下：
digraph graph_name{
bgcolor="transparent";//背景透明
subgraph cluster_subgraph_name{//聚集子图
node[shape=box];
cluster_A -> cluster_B;
}
subgraph subgraph_name{//子图
node[shape=none];
sub_A -> sub_B;
}
{//匿名子图
node[shape=octagon];
nest_A -> nest_B;
}
global_A -> global_B;
cluster_B -> global_B;
sub_B -> global_B;
nest_B -> global_B;
}
方向，尺寸，间距
两个重要的属性决定了图的尺寸，分别为 nodesep, ranksep。
nodesep: 同一个 rank 中的相邻节点的最小距离，单位为英寸（=2.54 cm)。直线的不同端点属于不同的 rank；ranksep: 相邻 rank 之间的距离；rankdir: rank的指向，如 LR (left to right) or RL，或者 TB （top to bottom） or BT;
digraph G {
nodesep = 2;
ranksep = 1;
rankdir = LR;
a -> b;
c;
b -> d;
}
节点
graphviz的节点的定义方式如下：
节点标识符[节点属性]
所有的节点属性见官网的节点属性介绍，下面，介绍常用的节点属性。
当想让节点的形状完全由类HTML的标签设置时，一般设置属性 width=0, height=0, margin=0 。
shape 属性
graphviz 主要有三种类型的形状（shape）类型：多边形（polygon）, 记录（record）形状， 用户定义（user-defined）形状。基于记录的形状在很大程度上已经被类似HTML的标签所取代。也就是说，可以考虑使用shape=none、margin=0和类HTML标签，而不是使用shape=record。
多边形
所有的多边形的属性值与形状如下，其中 rect/rectangle 与 box 是同义词，none 与 plaintext 是同义词。
当想让节点的形状完全由类HTML的标签设置时，一般设置属性 width 0, height=0, margin=0 。
record-based 的形状
基于 record的形状，是指节点的属性为 record 或者 Mrecord 的节点，其节点的表现形式由 label 属性决定。 record 与 Mrecord 的区别在于 Mrecord 的外围是圆角。
label 属性的语法结构如下：
- 不同的字段使用
|隔开； - 字段的 portname 使用
<...>尖括号括起来； - 在
{...}中的内容，在水平和垂直布局之间翻转，取决于 graph 的 rankdir 属性：1）若graph[rankdir=TB]，则整体图片垂直布局，{...}中的内容垂直布局。2）graph[rankdir=LR]，则整体图片水平布局，{...}中的内容水平布局；
digraph structs {
node[shape=record];
graph[rankdir=TB];
struct1[label="<f0> left|<f1> mid\ dle|<f2> right"];
struct2[label="<f0> one|<f1> two"];
struct3[label="hello\nworld |{ b |{c|<here> d|e}| f}| g | h"];
struct1:f1 -> struct2:f0;
struct1:f2 -> struct3:here;
}
修改 graph 属性为 LR，则整体水平布局。
digraph structs {
node[shape=record];
graph[rankdir=LR];
struct1[label="<f0> left|<f1> mid\ dle|<f2> right"];
struct2[label="<f0> one|<f1> two"];
struct3[label="hello\nworld |{ b |{c|<here> d|e}| f}| g | h"];
struct1:f1 -> struct2:f0;
struct1:f2 -> struct3:here;
}
用户定制
用户定制图形有几种方式：
- 通过类HTML的 label 使用 IMG 属性加载用户定制的图像；
digraph structs {
node [shape=plaintext];
struct1 [label=<<TABLE>
<TR><TD><IMG SRC="eqn.png"/></TD></TR>
<TR><TD>caption</TD></TR>
</TABLE>>];
}
- 如果使用的是 SVG （-Tsvg），或者 postScript （-Tps， -Tps2） 或者 光栅格式 （-Tgif, -Tpng, 或者-Tjpg）,可以通过指定图像文件名加载图片，例如：
graph pic_test {
your_pic[shape=none, label="", imagepath="D:\\cloud_sync\\vnote_book\\效率工具", image="test.png"];
}
关于 image 的路径，参考环境变量的设置
label 属性
基本用法
label 属性的基本用法是设置节点的文本显示，若节点没有显示设置label属性，则文本显示节点的标识符。
graph lebel_demo {
node1;
node2[label="文本显示"];
}
HTML用法
label 属性HTML用法是将节点转换为一个类似于HTML的实体，实体的具体呈现完全由HTML脚本语言控制，其注意事项如下：
- 节点的 shape 属性设置为 record 或 none，建议 none ；
- 节点的 宽、高、边缘属性设置为0:width=0, height=0, margin=0；
- 节点的 label 属性字符串通过尖括号
<...>包含HTML语法字符串；
示例：使用HTML实现一个表格节点实体（注意：html不区分大小写）。
digraph html_label_Example
{
label = "html_like_label_example";
bgcolor="transparent";//背景透明
html_ex_node[shape=record, margin=0, label=<
<table border="0" cellborder="1" cellspacing="0" cellpadding="4">
<tr>
<td rowspan="2">test</td>
<td>a</td>
<td rowspan="2">HTML-Like<br/>label</td>
</tr>
<tr>
<td>b</td>
</tr>
</table>
>];
}
graphviz不支持所有的html-4的语法，目前只支持如下的html-like语法：
label : text
| fonttable
text : textitem
| text textitem
textitem : string
| <BR/>
| <FONT> text </FONT>
| <I> text </I>
| <B> text </B>
| <U> text </U>
| <O> text </O>
| <SUB> text </SUB>
| <SUP> text </SUP>
| <S> text </S>
fonttable : table
| <FONT> table </FONT>
| <I> table </I>
| <B> table </B>
| <U> table </U>
| <O> table </O>
table : <TABLE> rows </TABLE>
rows : row
| rows row
| rows <HR/> row
row : <TR> cells </TR>
cells : cell
| cells cell
| cells <VR/> cell
cell : <TD> label </TD>
| <TD> <IMG/> </TD>
更多的html-like语法见 graphviz官网中对record节点的介绍
style 属性
style 属性用于修改节点的外观，当前，支持8种类型的 style：filled, invisible, diagonals, rounded. dashed, dotted, solid, bold
filled: 此值指示应填充节点的内部。使用的颜色是 fillcolor 定义的，若 fillcolor 属性未定义，则使用 color 属性的颜色。对于未填充的节点，节点内部对当前图形或簇背景色的任何颜色都是透明的。请注意，点形状始终是填充的。
digraph G {
rankdir=LR
node [shape=box, color=blue]
node1 [style=filled]
node2 [style=filled, fillcolor=red]
node0 -> node1 -> node2
}
invisible: 不可见。设置此样式会导致节点根本不显示。请注意，节点仍用于布局图形。diagonals: 斜线 。“斜线”样式会导致在节点多边形的顶点附近绘制小斜线。
digraph G {
rankdir=LR
node [shape=box, color=blue]
node0 [style=diagonals]
}
rounded：圆形的，使节点的边变得圆滑，可以作用在 record 形状上。
digraph R {
rankdir=LR
node [style=rounded]
node1 [shape=box]
node2 [fillcolor=yellow, style="rounded,filled", shape=diamond]
node3 [shape=record, label="{ a | b | c }"]
node1 -> node2 -> node3
}
-
dashed： 使节点的边变为虚线； -
dotted： 使节点的边变为点线； -
solid： 使节点的边变为直线，默认属性； -
bold: 使节点的边线加粗。
port 属性
节点的 port 属性是指节点连接另一个节点的线条端点位置，端口的位置有8种，分别为节点的东、南、西、北、东南、东北、西南、西北，属性的值分别为e, s, w, n, se, ne, sw, nw
有两种类型的 port 属性:
- 一种使指定源节点的端点位置，使用
tailport属性，如下脚本指定 a节点的端点位置为东：
digraph G {
a -> b [tailport = e];
}
- 一种指定目的节点的端点位置，使用
:pos语法，如下脚本指定b节点的端点位置为西：
digraph G {
a -> b:w;
}
也可以通过上述语法指定 record 形状的域字段（如f1）的端点位置：
digraph G {
a -> b:f1:w;
}
微信公共号
NFVschool，关注最前沿的网络技术。
参考
附录
Graphviz基本组成结构dot代码
digraph gv_basic_structure{
label=<<B>Graphviz基本组成结构</B>>;
node[shape=box];
graphviz[label="Graphviz"];
subgraph{
layout[label="Layouts"];
script[label="Script Files"];
api[label="APIs"]
rank=same;
}
graphviz -> layout;
graphviz -> script;
graphviz -> api;
script ->
subgraph{
element[label="Elements"];
attribute[label="Attributes"];
rank=same;
}
layout ->
subgraph{
layout_dot[label="dot", color="red"];
layout_neato[label="neato"];
layout_etc[label="......"];
}
element ->
subgraph{
ele_graph[label="Graph"];
ele_node[label="Node"];
ele_edge[label="Edge"];
}
}
