NetworkX 网络分析
NetworkX 是一个用于创建、操作和分析复杂网络（图）的 Python 库。无论您是在处理社交网络、知识图谱、生物蛋白质网络、交通运输系统还是引用网络，本技能都提供了完整的操作指南。
何时使用
当任务涉及以下内容时，请调用本技能：
- 创建图：从数据构建网络结构，添加带属性的节点和边。
- 图分析：计算中心性（Centrality）、查找最短路径、检测社区、测量聚类系数。
- 图算法：运行 Dijkstra、PageRank、最小生成树、最大流等标准算法。
- 网络生成：创建合成网络模型（随机图、无标度网络、小世界模型）。
- 图 I/O：读写各种格式（Edge lists, GraphML, GML, JSON, Adjacency matrices）。
- 可视化：绘制并自定义网络拓扑图。
核心能力
1. 图的创建与操作
NetworkX 支持四种主要的图类型：
Graph：无向图。DiGraph：有向图。MultiGraph：允许节点间有多条边的无向图。MultiDiGraph：允许节点间有多条边的有向图。
import networkx as nx
G = nx.Graph()
G.add_edge("用户A", "用户B", weight=1.2, relation='朋友')
2. 常用图算法
- 最短路径：
nx.shortest_path(G, source, target)。 - 中心性测量：
nx.degree_centrality(G),nx.pagerank(G)。 - 社区检测：
nx.algorithms.community.greedy_modularity_communities(G)。 - 连通性：
nx.is_connected(G),nx.connected_components(G)。
3. 网络可视化
使用 Matplotlib 或 Plotly 进行图表绘制。
import matplotlib.pyplot as plt
pos = nx.spring_layout(G) # 弹簧布局 (力导向)
nx.draw(G, pos, with_labels=True, node_color='lightblue')
plt.show()
读写与集成
- 与 Pandas 集成：通过
nx.from_pandas_edgelist(df, ...)直接将数据框转为图。 - 文件交换：支持写入
.graphml（保留完整属性）或.gml格式。
最佳实践
- 设置随机种子：在生成随机图或进行力导向布局时，始终设置
seed参数以保证可重复性。 - 性能优化：对于超大规模网络，考虑使用邻接矩阵（Scipy 稀疏矩阵）或采样算法。
- 节点类型：节点可以是任何可哈希（Hashable）的 Python 对象。
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