[まとめ]有向グラフ描画ライブラリ（JavaScript）

有向グラフとは

有向グラフ（Directed Graph）とは、グラフ理論において、エッジ（枝、リンク）に方向性があるグラフのことを指します。有向グラフは、ノード（頂点）のセットと、これらのノードを結ぶ有向エッジのセットから成り立っています。

要素の整理

有向グラフを描画する際の主要な要素を整理します。

• ノード（Node）（節点・頂点、点）:
  • グラフの基本単位です。
  • グラフ内の各個別アイテムやオブジェクトを表します（例：都市、ネットワーク内のコンピュータ、人物など）。
• エッジ（Edge）（枝・辺、線）:
  • ノード同士を結ぶ線です。
  • 有向グラフでは、エッジには矢印が付き、一方向の関係を示します（例：AからBへの道、Webページ間のリンクなど）。
• リーフ（Leaf）:
  • 子を持たないノードのことで、特に木構造の文脈で使用されます。
  • 有向グラフのコンテキストでは、外部へのエッジがない（つまり、出力エッジがない）ノードと考えることができます。

ノードの関係を表す要素

• ルートノード（Root Node）

  • 特に木構造の文脈で使用され、グラフの「開始点」を指します。
  • 有向グラフでは、他のすべてのノードへのパスが存在するようなノードがルートノードに相当します。

• サイクル（Cycle）

  • エッジをたどって元のノードに戻ることができる一連のノード。
  • 有向グラフにおいては、特定の方向に沿って閉じたループが形成されます。

• ウェイト（Weight）

  • エッジに割り当てられる数値で、エッジの「コスト」や「容量」などを表すことができます。
  • 有向グラフにおいては、エッジの重要度や移動コストなどを表現するために使用されます。

主要なライブラリの比較(javascript)

以下の観点で比較しています。D3.jsが最も一般的に使用されているようです。

• 柔軟性: データや描画方法をどれだけ自由に変更できるか
• カスタマイズ: グラフの外観や挙動をカスタマイズする容易さ
• パフォーマンス: 大量のデータや複雑なグラフを扱う際のパフォーマンス
• 使用の容易さ: ライブラリの学習曲線や設定の簡便さ
• 特化分野: 各ライブラリが特に力を入れている用途や分野

ライブラリ名	柔軟性	カスタマイズ	パフォーマンス	使用の容易さ	特化分野
D3.js	高	高	中〜高	中	汎用的なデータ可視化
Cytoscape.js	中	中〜高	高	中	生物学、ソーシャルネットワーク
vis.js	中	中	中	高	ネットワーク、時系列データ
Sigma.js	中	中	高	中〜低	大規模ネットワーク
GoJS	高	高	高	中	インタラクティブな図表作成
cola.js	中〜高	中〜高	中〜高	中	自動レイアウトの最適化

描画上における諸要素

• ラベル（Label）

  • ノードやエッジに付けられるテキストで、識別情報や追加データを提供します。
  • ノードの名前、エッジの種類や強度などを示すことができます。

• カラーコード（Color Coding）

  • ノードやエッジに特定の色を割り当てることで、カテゴリー、状態、重要度などを視覚的に区別します。

• グループ/クラスター（Group/Cluster）

  • 類似または関連するノード群をグループ化します。
  • クラスタリングにより、大規模なグラフの中でパターンやサブグループをより明確に視覚化できます。

• サイズスケーリング（Size Scaling）

  • ノードやエッジのサイズを、重要度や量の多さなどの指標に基づいて調整します。
  • 例.より多くの接続を持つノードを大きく表示することができます。

• グリッド/配置（Grid/Layout）

  • ノードを整理的に配置するためのグリッドやレイアウトアルゴリズム。
  • グラフが読みやすく、情報が把握しやすいようにします

まとめ

JavaScriptにおける、有向グラフ描画ライブラリについてまとめました。