Gephi绘制网络图初步探索

文章目录

1. Gephi 基本功能简介
- 1.1 数据输入格式
- 1.2 Gephi界面初探
- 1.3 数据导入
2. 设置节点的属性
- 2.1 设置节点颜色
- 2.2 设置节点大小
- 2.3 设置布局
- 2.4 关于边的属性
3. 图的设置
4. 预览（preview）
5. 导出
6. 参考链接

1. Gephi 基本功能简介

近期因为要绘制特效基因网络图，所以开始学习Gephi， Gephi是一款功能很强大的网络绘制软件，对于网络可视化很有效，可在官网下载： https://gephi.org/users/download/
自己之前主要是使用cytoscape绘网络，这两款软件可以说是各有特点，但是这篇笔记只讲Gephi，以后再总结cytoscape的使用

1.1 数据输入格式

Gephi软件的数据输入需要准备两份： (1) 边(edges)关系表格 (2) 点(node)表格

边关系表格
边关系表格的格式如下，前两列列名必需为 source, target ，第三列开始可以是其它的列值，我这里是Pearson系数，表征边关系的强弱
点表格
点表格的第一列 id 是必需的，另外自己可以添加 label 列（点标签）和 class 点集的分类（后续可根据分类为不同组的节点绘制不同颜色，同一组内的节点绘制同一种颜色）

1.2 Gephi界面初探

下载好JDK8,然后安装上Gephi，打开Gephi就会出现以下界面：

我下载的时Gephi 0.9.2版本，此版本既有英文又有中文，图中的界面分为三块：

最左边上面的一列是外观(appearance)，我们可以在这里设置节点和边的颜色，大小等等属性
最左边下面的一列是布局(layout), 我们可以在这里设置整体网络的结构，可以是circular 等等
第二列中间最大的画面，写了一个 图 ，这里就是我们修改网络时的展示界面
最右边的一列，右上角的上下文(context) 主要就是网络的一些基本属性，例如网络的节点数目，边数目
最右边下面的那一列，过滤用于过滤网络中的满足某些条件的节点和边，统计用于表述网络属性，例如网络平均度，图密度，网络直径等等

1.3 数据导入

我先导入边文件，点击 文件 -> 打开

图的类型可以选择混合的，有向图，无向图
注意 当我们导入了边关系的表格之后，再次导入点关系的表格时，要选择 Append to existing workspace，这样我们导入的边和点，就在同一个工作空间内了

2. 设置节点的属性

2.1 设置节点颜色

导入数据之后，外观这里会有如下界面显示，我们分别选择节点或者边就可以分别设置节点和边的属性(颜色，大小等等)。点击调色盘图像可以设置颜色，调色盘旁边的同心圆可以设置节点大小（边没有这个设置) ， A一个下划线的图标用于设置标签颜色， TT用于设置标签大小

统一的(unique) 指的是，对所有的节点实施同一种颜色设置
partition 这里可以根据我们对节点的分类，对不同的分类中的节点上色，我之前导入的数据中有为每个节点标注了所属的class类(subnet1, subnet2, subnet3, subnet4 …)，因此我点击之前我设置的class就会弹出不同class的颜色配置

选择class

Gephi提供调色板，我们可以用调色板生成不同的颜色 ( 点击调色盘 - > 生成 )，会出现以下反转调色盘的界面，我点击Blue Ocean，生成8种蓝色渐变色，再次点击确认，我们就为自己的不同分类的节点画上了渐变蓝色

2.2 设置节点大小

点击 节点 -> 第二个同心圆 - > Ranking -> 渲染方式选择 度 (这样它就会根据度的数目来设置节点的大小，如果一个节点的度数越多，那么它就越大，反之它就越小) 这里我选择最小尺寸20，最大尺寸50

2.3 设置布局

Gephi提供多种布局算法，也可以自己下载插件扩充布局样式( 工具 -> 插件 )，关于布局设置可以详见： https://gephi.org/tutorials/gephi-tutorial-layouts.pdf
我选择 Fruchterman Reingold 布局，点击运行，等网络稳定之后点击停止

可以看到咱们的网络已经初具雏形了

2.4 关于边的属性

我们的边也可以设置颜色，默认情况下，如果我们为节点分了类标注了不同的颜色，那么我们和节点直接相连的那些边的颜色是和源节点一样的。我们也可以为所有的边设置同样的颜色(点击统一的 unique 即可)，也可以根据class分类为不同分类下的边设置不同的颜色(点击Partition -> 自己设置好的分类的那一列即可)。边的粗细可以在预览(preview)里面更改。

3. 图的设置

我们中间最大的这个图的工作界面也有很多小的工具可以使用

最常用的就是：

左边那一列中类似于手的那个按钮：我们可以用来拖动图中的节点
左边那一列中小钢笔的按钮：可以为我们的节点着色
下面那一行中的第一个小灯泡按钮，可以更改我们画布的背景色，这里我们颜色更改为黑色
T字加粗的那个按钮，可以显示我们节点的标签
另外还有标签字的粗细大小调整，这个就不详述了, 大家可以自己点击看看

4. 预览（preview）

图片在概览(overview)中绘制好后，我们就转到预览（Preview），来为图片最后的输出做一些调整和准备

点击预览按钮后，我们转到了预览界面，此时一定要首先点击 刷新 按钮，否则预览画布中不会自动加载我们overview中的图。在预览界面中对网络做了调整之后，也一定要点击 刷新 按钮才能使我们在预览中的更改生效。
现在我把预览中的背景变黑，并且调整节点的透明度为50，点击刷新

大功告成！此时还可以调整边的厚度(bold) 来更改边的粗细，我设置边的厚度为2，可以看到边确实边厚了

5. 导出

在Gephi中绘制好网络图后，点击 文件 -> 输出 选项这里可以设置我们输出文件的大小

注意 在输出这里Gephi有一个较大的bug, 那就是如果我们图中的数据节点较多，那么它可能在输出 PDF 和 SVG的时候就只有边，而不导出节点，类似于下面这样

我查阅了一些Bug解决方案，但是对我的电脑没用，所以我直接通过设置选项中PNG图片的像素大小，来获取高分辨率的网络图了，虽然我的电脑不能解决，但是bug方案可能对别人的电脑有价值，所以也贴出来供大家参考：

https://github.com/gephi/gephi/issues/1760 Nodes not exported to PDF
https://github.com/gephi/gephi/issues/1759 Nodes not exported to PDF
http://forum-gephi.org/viewtopic.php?t=6254 Nodes not exported to PDF
https://github.com/gephi/gephi-plugins/pull/161 Nodes not exported to PDF

6. 参考链接

https://yulab-smu.github.io/clusterProfiler-book/chapter12.html#browsekegg clusterProfiler
https://www.jianshu.com/p/86145943695a Gephi
https://zhuanlan.zhihu.com/p/26718634 Gephi
http://wencke.github.io/ GOplot
https://mp.weixin.qq.com/s/Flibu9DFjUUmOM_FctPeSQ 桑基图
https://gephi.org/tutorials/gephi-tutorial-layouts.pdf Gephi layout tutorial