一種圖中集關(guān)系的視覺(jué)分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種探索圖中集關(guān)系的可視化系統(tǒng)，該系統(tǒng)旨在揭示不同的集關(guān)系并進(jìn)行可視化表示。在理論研宄的基礎(chǔ)上，還將此系統(tǒng)應(yīng)用于一個(gè)樣本數(shù)據(jù)集以進(jìn)行觀察。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今，集關(guān)系出現(xiàn)在各種各樣的數(shù)據(jù)分析當(dāng)中。許多應(yīng)用的數(shù)據(jù)表示都可以歸結(jié)為一張充滿結(jié)點(diǎn)的圖，而圖中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)都帶有各自的額外屬性。例如，一個(gè)社交網(wǎng)絡(luò)中的好友關(guān)系可以描述為一張圖，圖中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)可以表示為一個(gè)用戶，而結(jié)點(diǎn)可以擁有各自的獨(dú)特信息，包括該用戶感興趣的音樂(lè)、電影、電視節(jié)目等等。通過(guò)某種方法揭露網(wǎng)絡(luò)中的集關(guān)系，可以幫助人們更好的分析某個(gè)人在一個(gè)社群中的作用。
[0003]本研宄受到了各類風(fēng)靡世界的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，例如Facebook，微博等的推動(dòng)。我們希望探尋這樣一些問(wèn)題，例如:研宄集關(guān)系與社交網(wǎng)絡(luò)中拓?fù)渚嚯x的相關(guān)性；從事物團(tuán)簇的角度來(lái)觀察集合分布及其重合性。當(dāng)前存在的集關(guān)系可視化方法主要分為兩類:1.利用空間位置來(lái)解釋每一項(xiàng)目的重要特性，在這種方法中集合位置被描繪在閉合等高線之上。2.強(qiáng)調(diào)集合關(guān)系，例如超集、子集關(guān)系以及集合重合，或者其他的集合語(yǔ)義關(guān)系。在集合可視化以及圖的視覺(jué)分析領(lǐng)域，前人已經(jīng)做了眾多努力:
[0004]Collins等人提出了 Bubble Sets方法。在他們的實(shí)現(xiàn)中，屬于同一個(gè)集合的項(xiàng)會(huì)被氣泡(Bubble)形狀的圖形所連接。對(duì)于揭示具有類似地圖那樣固定布局的項(xiàng)之間的集關(guān)系來(lái)說(shuō)，Bubble Sets方法十分有效。與Bubble Sets方法類似，對(duì)于屬于同一集合的項(xiàng)，Line Sets方法采用光滑線進(jìn)行連接，而這些項(xiàng)同樣具有固定的布局。還有一些集合可視化方法，它們并不要求項(xiàng)具有固定布局。這些項(xiàng)根據(jù)其空間屬性被分為組，由此，集與集之間的關(guān)系將會(huì)更加可以辨別。Simonetto以及Stapleton等人實(shí)現(xiàn)了一種全自動(dòng)方法來(lái)生成描述集合重疊的類似Euler圖的可視化效果。Riche和Dwyer使得Euler圖可以更易于繪制。此外，集合可以被解釋為超圖中的超邊。在超圖中，項(xiàng)將作為頂點(diǎn)，而每一條超邊都可以有多個(gè)頂點(diǎn)。研宄人員研宄了眾多可以被應(yīng)用于繪制超圖的方法，其中包括Planar，path-based 以及 cactus support。
[0005]在圖的視覺(jué)分析方向，眾多研宄關(guān)注于圖結(jié)構(gòu)拓?fù)涞拿枋?。這些描述主要通過(guò)鄰接矩陣，節(jié)點(diǎn)連接圖，或則兩者的組合完成。研宄的努力方向更多在于異構(gòu)圖(包括多種結(jié)點(diǎn)與關(guān)系類型的圖)以及結(jié)點(diǎn)帶有屬性的圖的可視化上。在真實(shí)的應(yīng)用中，每個(gè)人都可能有一系列相關(guān)聯(lián)的項(xiàng)。例如在一個(gè)學(xué)術(shù)合作網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)研宄人員都對(duì)于不同課題具有興趣，而在社交網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)人都對(duì)不同的音樂(lè)、電影有興趣。在對(duì)于這些網(wǎng)絡(luò)的研宄中，我們希望得知其中的同質(zhì)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供了一種圖中集關(guān)系的視覺(jué)分析方法，在可視化界面中，使用者可與界面進(jìn)行互動(dòng)，從而更好的獲取所需信息。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種圖中集關(guān)系的視覺(jué)分析方法，包括如下步驟:
[0008]第一步，結(jié)點(diǎn)布局，
[0009]程序的初始輸入為包含所有項(xiàng)的集合，每一項(xiàng)作為一個(gè)結(jié)點(diǎn)，同時(shí)讀入的還有項(xiàng)之間相似性，在相似性數(shù)據(jù)上采用MDS方法，從而轉(zhuǎn)換得到在平面上各點(diǎn)的坐標(biāo)；
[0010]第二步，建立連接，
[0011]基于第一步得到的初始結(jié)點(diǎn)布局，視覺(jué)連線將會(huì)在其上進(jìn)行繪制。
[0012]優(yōu)選的，完成連線的繪制主要分兩個(gè)階段:
[0013]第一階段，對(duì)于所有集合求并，即U i e對(duì)其中的所有項(xiàng)產(chǎn)生一顆生成樹(shù)；
[0014]第二階段，基于上一步得到的生成樹(shù)，對(duì)于單一集繪制連線。
[0015]優(yōu)選的，第一階段的詳細(xì)過(guò)程為:
[0016]I)根據(jù)MDS布局中結(jié)點(diǎn)的歐幾里得距離，對(duì)之前所選結(jié)點(diǎn)進(jìn)行HCA ;
[0017]2)基于上一步的聚類，生成一顆生成樹(shù)，對(duì)于連接兩個(gè)相鄰聚簇的最短連接線將被包含到生成樹(shù)里；
[0018]3)在一定高度對(duì)樹(shù)形圖進(jìn)行切割，由此所有的項(xiàng)將根據(jù)其空間臨近性被分為若干組；
[0019]4)根據(jù)項(xiàng)的組劃分進(jìn)行分支折疊，對(duì)于某些邊，它們不處于連接不同組的位置上，因此可以被移去，而在移去邊之后，如果存在結(jié)點(diǎn)變?yōu)榉沁B接狀態(tài)，則將其匯入距離最近的邊；
[0020]5)對(duì)生成樹(shù)的段進(jìn)行平滑。
[0021]優(yōu)選的，第二階段的具體過(guò)程為:上一步的生成樹(shù)以被分段，針對(duì)每段進(jìn)行連線的繪制，每個(gè)段中都有來(lái)自不同集的項(xiàng)，繪制連線時(shí)采取這樣一種策略:每個(gè)集都被賦予一條與段相平行的小道，繪制該集的連線時(shí)，要一一檢測(cè)屬于該段的每一個(gè)項(xiàng)，并且讓連接線通過(guò):1)中央線，如果該項(xiàng)數(shù)據(jù)多個(gè)集；2)被分配給該集的線，如果該項(xiàng)不屬于該集；3)被分配給該集的線，如果該項(xiàng)單獨(dú)屬于此集合，在這種情況下，該項(xiàng)還要進(jìn)行位置的移動(dòng)，從中央線移至分配給該集的小道上。
[0022]本發(fā)明首先獲取網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點(diǎn)信息，包括其相關(guān)性。然后根據(jù)其相關(guān)性確定結(jié)點(diǎn)在平面上的位置。隨后，基于結(jié)點(diǎn)位置產(chǎn)生一顆包含所有集合中結(jié)點(diǎn)的項(xiàng)所構(gòu)成的生成樹(shù)，并對(duì)生成樹(shù)進(jìn)行分段。最后，在分段的基礎(chǔ)上，根據(jù)集合中包含項(xiàng)的情況進(jìn)行連接線的繪制。因此在可視化界面中，使用者可與界面進(jìn)行互動(dòng)，從而更好的獲取所需信息。
【附圖說(shuō)明】
[0023]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0024]圖1為完成連線繪制第一階段過(guò)程原理圖；
[0025]圖2為完成連線繪制第二階段過(guò)程原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面對(duì)本本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行說(shuō)明，將會(huì)描述詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程。
[0027]在集關(guān)系的可視化表示中，完成如下幾個(gè)任務(wù)十分重要:
[0028]1.