有向无环图的自动布局算法

原文地址：http://blog.csdn.net/xoyojank/article/details/8249719

最近业余在做一个基于结点的编辑工具玩, 遇到一个问题, 就是结点和连线多了, 经常会出现重叠交叉的问题, 导致图看不清楚:

要是这个样子, 还不如不用图清楚呢, 所心就需要找一个方法来进行自动布局, 理想情况是这样的(手动整理结果):

当然, 手动整理的话, 每个人弄出来的结果都不一样. 自动的算法肯定没有100%完美的, 但是总是能方便不少的

在google了一会儿后, 发现这种结点-线组成的图是一有个学名的: directed acyclic graph, 例如这样:

无非我这个图结点上的连接点是有限制的, 但这个对于布局算法来说, 影响不大. 因为布局只需要大体考虑每个结点的位置

那么, 这个算法需要满足几个条件: 

1. 结点之间不能有重叠
2. 连线之间尽量减少交差
3. 结点之间是有基本的层次关系对齐的

基于这些限制条件, google到一个比较有名的算法Sugiyama's layout algorithm

初步看了一上, 这个算法比较复杂, 是多种算法的集合

自己不是很熟悉这方面的理论知识, 所以还是决定采用第三的算法库

C++可以使用的图绘制算法库, 比较常见的有Graphviz, OGDF, Boost Graph

根据这个问题(http://stackoverflow.com/questions/2751826/which-c-graph-library-should-i-use)的推荐, 尝试了OGDF, 效果还不错(可惜是GPL协议)

[cpp] view plaincopy

1. //------------------------------------------------------------------------------  
2. void  
3. QNodesEditor::autoLayout()  
4. {  
5.     using namespace ogdf;  
6.     Graph graph;  
7.     // setup graph  
8.     QMap<NodeElement*, QNEBlock*> nodeMap;  
9.     foreach(QGraphicsItem * item, scene->items())  
10.     {  
11.         if (item->type() == QNEBlock::Type)  
12.         {  
13.             NodeElement* node = graph.newNode();  
14.             item->setData(QNEBlock::Type, qVariantFromValue((void*)node));  
15.             nodeMap[node] = (QNEBlock*)item;  
16.         }  
17.     }  
18.     foreach(QGraphicsItem * item, scene->items())  
19.     {  
20.         if (item->type() == QNEConnection::Type)  
21.         {  
22.             QNEConnection* connection = (QNEConnection*)item;  
23.             NodeElement* node1 = (NodeElement*)connection->port1()->block()->data(QNEBlock::Type).value<void*>();  
24.             NodeElement* node2 = (NodeElement*)connection->port2()->block()->data(QNEBlock::Type).value<void*>();  
25.             graph.newEdge(node1, node2);  
26.         }  
27.     }  
28.     // node size  
29.     GraphAttributes graphAttr(graph,  
30.                               GraphAttributes::nodeGraphics | GraphAttributes::edgeGraphics |  
31.                               GraphAttributes::nodeLabel | GraphAttributes::nodeColor |  
32.                               GraphAttributes::edgeColor | GraphAttributes::edgeStyle |  
33.                               GraphAttributes::nodeStyle | GraphAttributes::nodeTemplate);  
34.     NodeElement* node;  
35.     forall_nodes(node, graph)  
36.     {  
37.         QNEBlock* item = nodeMap[node];  
38.         graphAttr.width(node) = item->getHeight();  
39.         graphAttr.height(node) = item->getWidth();  
40.     }  
41.   
42.     // compute layout  
43.     SugiyamaLayout layout;  
44.   
45.     FastHierarchyLayout* ohl = new FastHierarchyLayout;  
46.     ohl->layerDistance(30);  
47.     ohl->nodeDistance(25);  
48.     layout.setLayout(ohl);  
49.   
50.     layout.call(graphAttr);  
51.   
52.     // update node position  
53.     forall_nodes(node, graph)  
54.     {  
55.         double x = graphAttr.x(node);  
56.         double y = graphAttr.y(node);  
57.         QNEBlock* item = nodeMap[node];  
58.         item->setPos(y, x);  
59.     }  
60. }  

最终效果: