Graphviz - 用指令来画关系图吧！
http://www.linuxidc.com/Linux/2016-05/131049.htm
简介
Graphviz 是一个运用广泛的命令行绘图软体，不过说是绘图软体，它能绘的图并不是一般人想像中的漫画或 logo，而是数学意义上的 "graph"，比较通俗的说法就是「关系图」。
举例来说，像是下面这种图：
▲ 图1：Unix 家族。Graphviz 官网的示范图片之一。
用手画会很痛苦，而 Graphviz 可以替使用者搞定它。Graphviz 提供一套语言，让您能直接陈述图片上的节点、边、方向等性质。之后，由它来为您产生整张图片。
Graphviz 能画的图片有许多种，您可在官网挖到更多范例。
安装
Graphviz 支援 Windows、Mac OS X、FreeBSD、Solaris、Linux 等多种作业系统。
若您是 Linux 使用者，基于这款软体的名气，您的套件管理器中几乎一定会有，从套件库中安装吧！倘若真找不到，请看官网下载页面，试试原始码。
若您是 Windows 用户，请前往这里下载安装档：http://www.graphviz.org/Download_windows.php
Mac OS X 的使用者请往这边走：http://www.graphviz.org/Download_macos.php
Graphviz 的使用
1 # Graphviz 2 ＞＜cmd＞ ＜inputfile＞ -T ＜format＞ -o ＜outputfile＞ 3 4 # 举例：输出 png 5 ＞ dot input.dot -T png -o output.png 6 # 举例：一样是输出 png，只不过档名是 txt 7 ＞ dot input.dot -T png -o output.txt
首先，我们看看上面的 ＜cmd＞ 部份。
Graphviz 的 ＜cmd＞ 有好几种，每种使用方法都完全相同，差别只在于渲染出来的图片效果不一样。man 中的简介是这样写的......
dot
渲染的图具有明确方向性。
neato
渲染的图缺乏方向性。
twopi
渲染的图採用放射性佈局。
circo
渲染的图採用环型佈局。
fdp
渲染的图缺乏方向性。
sfdp
渲染大型的图，图片缺乏方向性。
您可以透过 man ＜cmd＞ 取得进一步说明。但还是亲自用用比较容易理解。在本文中，凡没有说明的图，预设都是 以 dot 渲染出来的。
继续往下看。在 Graphviz 中，若您不指定 -T 参数，Graphviz 并不会自动猜测您想要产生什么格式，只会以预设格式渲染。可选格式相当多，包括（但不限于）jpg、png、svg 等，全部列表可见官网说明页的最下方。
-o 可让您指定储存档案的档名。如果您不用 -o 选项指定输出档名，Graphviz 则会将结果输出到标准输出上。
除非用法很特殊，否则这两个参数，每次都要记得下达才行。
dot 语言说明
指挥 Graphviz 绘图时，所使用的语言叫作 "dot"。下边就来介绍如何使用它。
有向图与无向图
使用 dot 语言，第一步就是决定要画哪种图。
图分两种：有向图与无向图。
▲ 图2：有向图
▲ 图3：无向图
有向图以 digraph 宣告图片，节点间的关系写为 "->"。
1 /*demo1。顺便一提，在 dot 语言中可使用 C++ 中允许的註解。本行为 C 风格註解*/
2 digraph demo1{ //这也是註解，C++ 风格的。
3 a -> b -> c;
4 c -> a;
5 }
无向图以 graph 宣告图片，节点间的关系可以写为 "--"。
1 //demo2
2 graph demo2{
3 a -- b -- c;
4 c -- a;
5 }
其中 demo1 与 demo2 是图片的名称，一般使用时常常留白不打。
使用引号
上文中的 a, b, c 除了作为程式内的识别字以外，也会成为节点的显示名称 (label)。不过如果这名称中混了中文或夹了空格，Graphviz 就有可能搞错你的意思。
为防不必要的误解，所以平常最好都用英文引号括住。就像下面这样：
1 //demo3
2 digraph {
3 "总 攻" -> "受";
4 "强 攻" -> "受";
5 "健气攻" -> "受";
6 }
▲ 图4：混合了空白的示范，採用 fdp 渲染。
这样就没问题了！
子图与简化技巧
来看个复杂一点的例子，这是一份地中海海域的大略连接图：
1 graph G{
2 "黑海" -- "亚速海";
3 "黑海" -- "博斯普鲁斯海峡"
4 "达达尼尔海峡" -- "爱琴海"
5 subgraph cluster_T{ // 新东西
6 label = "黑海海峡"; // 新东西
7 "达达尼尔海峡" -- "马尔马拉海" -- "博斯普鲁斯海峡";
8 }
9 subgraph cluster_M{
10 label = "地中海海域";
11 "中部地中海" -- {"爱琴海" "爱奥尼亚海" "西西里海峡"}; // 也是新东西
12 "西部地中海" -- {"西西里海峡" "第勒尼安海" "利古里亚海" "伊比利海" "阿尔沃兰海"};
13 "爱奥尼亚海" -- "亚得里亚海";
14 "阿尔沃兰海" -- "直布罗陀海峡";
15 }
16 }
▲ 图5：地中海海域连接图，使用 fdp 渲染，种子为 8 (-Gstart=8)。
这张图有些新东西可以看。
第一个是 subgraph 关键字。一如名字所示，他是用来定义「次级图片」用的。
次级图片在 dot 的官方文件中常被叫作 cluster subgraph，特指图示中被方框包裹起来的那两块，其定义方式和一般的 graph 非常相似，不过使用上有两件事需要留意：
- 他的命名得以 cluster 前缀开头，否则语法虽然能过关，但生不出图面上您预期的效果。
- 如果父图是无向图，他本身也得是无向图；反之如果父图是有向图，这边也得乖乖照着来。
第二个重点是下面这段：
1 "中部地中海" -- {"爱琴海" "爱奥尼亚海" "西西里海峡"};
用大括号括起，用空格分开－这是一口气将好几个节点群组起来同时操作的方法，其等效于：
1 "中部地中海" -- "爱琴海"; 2 "中部地中海" -- "爱奥尼亚海"; 3 "中部地中海" -- "西西里海峡";
您甚至可以用以下程式码画出图6：
1 digraph G{
2 {a b c} -> {d e f}
3 }
▲ 图6：大括号效果示意图
这语法糖很方便好吃，可以灵活运用。
第三个不同处在于 label = XXX 这行。这是「属性」的指定方式。
关于属性，我们下章再讲。
属性
有了前面介绍过的技巧，所有图面关系都可以顺利地绘制出来。
然而，通常我们画图的时候，还会对图片做一些特别的处理。好比说把字加粗、把图变色、把标籤或连接线的外型 改变、把某些节点水平对齐......诸如此类。
要控制这些东西，就要用到属性。
属性有四种：
- 用在节点上 (Node, N)
- 用在线段上 (Edge, E)
- 用在根图片上 (Graph, G)
- 用在子图片上 (Cluster subgraph, C)
您可以阅读手册中的表，判断哪些属性能用在哪些地方。
那么，属性要怎么用呢？
属性的套用
如果要设定根图片或子图片的属性，得像前面范例中所示的那样，在图片的大括号范围内指定......
属性名称=值;
这样就行了。
对于节点 (node) 的属性，有以下几种指定法：
1 节点名 [节点属性名=值]; 2 节点名 [节点属性名=值, 节点属性名=值]; 3 node [节点属性名=值，节点属性名=值];
属性指定的语句必须要被中括号括起。当一次指定多值时，需用英文逗点隔开。
第三行中的 node 是个关键字，用来代称「图片范围内」所有「还没创建」的节点，或者您也可将它理解为：在当前大括号的范围内，所有尚未创建节点的属性预设值，会被这个语句给变更。
线段 (edge) 的属性指定，与节点属性指定方式很类似：
1 节点名 -> 节点名 [线段属性名=值]; 2 节点名 -- 节点名 [线段属性名=值, 线段属性名=值]; 3 edge [线段属性名=值，线段属性名=值];
其中 edge 是关键字。
这边顺便补充一个关于线段的观念：有些线段相关的属性，具有 head 值与 tail 值。而这边说的 head 与 tail，得将它想 像成一个「箭头」的形状（就像是「a -> b」这样）。
对于线段来说，这个箭头的头部才是 head。所以啰，这可能和您最初想像的不一样，因为这边说的「Head」其实是 两个节点中，后面的那一个。
属性范例
把先前的看过的例子加上一些属性试试。
1 graph G{
2 "黑海" [shape = circle, color = blueviolet, fontcolor = blueviolet, fontsize = 20];
3 "黑海" -- "亚速海" [label = "刻赤海峡"];
4
5 subgraph cluster_T{
6 label = "黑海海峡";
7 fontsize = 24;
8 fillcolor = darkslategray;
9 style = filled;
10 fontcolor = white;
11 node [fontcolor = white, color = white];
12 "博斯普鲁斯海峡" -- "马尔马拉海" -- "达达尼尔海峡" [color = white];
13 "博斯普鲁斯海峡" [shape = parallelogram];
14 "达达尼尔海峡" [shape = parallelogram];
15 }
16
17 "黑海" -- "博斯普鲁斯海峡" [color = red ,penwidth = 2];
18 "达达尼尔海峡" -- "爱琴海" [color = red ,penwidth = 2];
19
20 subgraph cluster_M{
21 label = "地中海海域";
22 fontsize = 24;
23 "西部地中海" [shape = Mcircle, style = filled, color = grey, fillcolor = aquamarine, fontsize = 20];
24 "中部地中海" [shape = Mcircle, style = filled, color = grey, fillcolor = aquamarine, fontsize = 20];
25 "直布罗陀海峡" [shape = parallelogram, fontcolor = red];
26 "西西里海峡" [shape = parallelogram];
27 "中部地中海" -- {"爱琴海" "爱奥尼亚海" "西西里海峡"};
28 "西部地中海" -- {"西西里海峡" "第勒尼安海" "利古里亚海" "伊比利海" "阿尔沃兰海"};
29 "爱奥尼亚海" -- "亚得里亚海";
30 "阿尔沃兰海" -- "直布罗陀海峡";
31 }
32 }
▲ 图7：地中海海域连接图（加入属性）。使用 fdp 渲染，种子为 3 (-Gstart=3)。
诸多属性中，最常用的大概是 label 了。
label 可以决定节点、线段或子图片上要显示些什么。如果您的节点名很长的话，可以在程式内部取个简短的名称， 之后透过短名称操作它，另外透过 label 指定它的显示内容。
color、fillcolor、fontcolor 这些属性都是控制颜色用的，不过 fillcolor 只有在 style 被指定为 "filled" 时才会生效。
shape 可以指定节点的形状，形状列表官网这边有一份资料可参考。
线段属性方面。有向图中的箭头可透过 arrowhead 与 arrowtail 属性来指定头尾样式。至于线段本身，则可透过 style 属 性，指定不同类型的虚线与短截线。使用者还可以用 dir 属性让箭头方向反过来。
另外还有一个 image 属性，可以指定让 node 显示图片，需要时也可参考看看。
......属性实在太多，无法一一介绍，请查官网手册获得全面讯息。
rank
dot 语言中有一个叫作 rank 的概念。
所谓的 rank，在 dot 语言中，含意比较接近于「等级」。他主要用在 dot 渲染器中。
请看以下的图：
▲ 图8：rank 示例。
很明显可以看出来，图片被从上到下分为四层－这就是 rank。
下方是与上图对应的 dot 陈述......
1 digraph demo{
2 a -> b -> c -> d;
3 b -> {e f};
4 }
观察程式码，可看出 rank 是如何被指定的。
其基本规则在于：每个线段的头端，都会比尾端多出一个等级（在图上面就是往下面一层）。
但等等，如果等级指定的语句彼此矛盾呢？
修改以上程式码为......
1 digraph demo{
2 a -> b -> c -> d [label = "rank 增加"];
3 b -> {e f} [label = "rank 增加"];
4 f -> a [label = "不影响 rank"];
5 }
▲ 图9：rank 示例。
看上面的结果，显然 rank 的指定是「先说先赢」的。
除了基本规则外，rank 也可以透过属性来加以调节，有必要时就把手册抓出来查查看。
参考资料
- 官网属性手册，要查属性就来这看：
http://www.graphviz.org/content/attrs。 - 官网纯文字版 Graphviz 使用说明兼 dot 语言手册：
http://www.graphviz.org/doc/Dot.ref。 - 如果您偏好 pdf 版本的说明书，请到这边下载：
http://www.graphviz.org/doc/dotguide.pdf。
