在 Python 中从掩码网格制作图形

Question

我有一个带有 1 和 0 的“掩码”numpy 2D 数组，例如

array([[0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0],
       [0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0],
       [1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1],
       [0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0],
       [1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1],
       [0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0],
       [0, 0, 0, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 0, 0],
       [0, 1, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 0, 1, 0],
       [1, 0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 0, 1],
       [0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0],
       [1, 1, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 1],
       [0, 1, 1, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 1, 1, 0],
       [0, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 0, 0],
       [0, 1, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 1, 0, 0, 1, 1, 0]])

我的任务是将这个矩阵转换为一个连接图，其中零作为节点与其直接邻居连接，也就是说，例如，在这种情况下，该图将包含多个图（彼此不连接），例如：

*         *---*
|
*---*            *
|                |
*                *
etc...

所以基本上这里的每个零都是一个节点，边是到其他零的路径，这些零是它们的直接邻居（在顶部、底部、右侧或左侧）。 边缘的方向很重要！边缘是垂直的或水平的，就像在输入矩阵中一样。我的最终目标是使用生成的图表/图表集合来执行一些测试：

• 所有节点的连通性
• 边的最大和最小长度（在每个方向上）
• 等

我发现了优秀的 networkx 库，它似乎能够从数组生成图形，但 reference 表示它只能将 nd-arrays 或 pandas 数据帧视为“邻接”矩阵，而不是直接的以我为例的图形表示。

Answer 1

您可以通过查找所有零的索引并计算它们之间的距离，将您的图形表示转换为邻接矩阵表示。转换后，您可以将图形传递给 networkx 的函数。 下面是一个实现这个想法并在数组的一小部分上使用它的代码示例：