第十四章 力导向图
力导向图（Force-Directed Graph），是绘图的一种算法。在二维或三维空间里配置节点，节点之间用线连接，称为连线。各连线的长度几乎相等，且尽可能不相交。节点和连线都被施加了力的作用，力是根据节点和连线的相对位置计算的。根据力的作用，来计算节点和连线的运动轨迹，并不断降低它们的能量，最终达到一种能量很低的安定状态。
力导向图能表示节点之间的多对多的关系。
数据
初始数据如下：
var nodes = [ { name: "桂林" }, { name: "广州" },{ name: "厦门" }, { name: "杭州" },{ name: "上海" }, { name: "青岛" },{ name: "天津" } ];var edges = [ { source : 0 , target: 1 } , { source : 0 , target: 2 } ,{ source : 0 , target: 3 } , { source : 1 , target: 4 } ,{ source : 1 , target: 5 } , { source : 1 , target: 6 } ];
节点（nodes）和连线（edges）的数组，节点是一些城市名，连线的两端是节点的序号（序号从 0 开始）。
这些数据是不能作图的，因为不知道节点和连线的坐标。这句话一说出来，就请想到布局。本章用到的布局是：d3.layout.force()。
布局（数据转换）
定义一个力导向图的布局如下。
var force = d3.layout.force().nodes(nodes) //指定节点数组.links(edges) //指定连线数组.size([width,height]) //指定作用域范围.linkDistance(150) //指定连线长度.charge([-400]); //相互之间的作用力
然后，使力学作用生效：
force.start(); //开始作用
如此，数组 nodes 和 edges 的数据都发生了变化。在控制台输出一下，看看发生了什么变化。
console.log(nodes);console.log(edges);
节点转换前后如下图。
转换后，节点对象里多了一些变量。其意义如下：
- index：节点的索引号
- px, py：节点上一个时刻的坐标
- x, y：节点的当前坐标
- weight：节点的权重
再来看看连线的变化。
可以看到，连线的两个节点序号，分别变成了对应的节点对象。
绘制
有了转换后的数据，就可以作图了。分别绘制三种图形元素：
- line，线段，表示连线。
- circle，圆，表示节点。
- text，文字，描述节点。
代码如下：
//添加连线var svg_edges = svg.selectAll("line").data(edges).enter().append("line").style("stroke","#ccc").style("stroke-width",1);var color = d3.scale.category20();//添加节点var svg_nodes = svg.selectAll("circle").data(nodes).enter().append("circle").attr("r",20).style("fill",function(d,i){return color(i);}).call(force.drag); //使得节点能够拖动//添加描述节点的文字var svg_texts = svg.selectAll("text").data(nodes).enter().append("text").style("fill", "black").attr("dx", 20).attr("dy", 8).text(function(d){return d.name;});
调用 call( force.drag ) 后节点可被拖动。force.drag() 是一个函数，将其作为 call() 的参数，相当于将当前选择的元素传到 force.drag() 函数中。
最后，还有一段最重要的代码。由于力导向图是不断运动的，每一时刻都在发生更新，因此，必须不断更新节点和连线的位置。
力导向图布局 force 有一个事件 tick，每进行到一个时刻，都要调用它，更新的内容就写在它的监听器里就好。
force.on("tick", function(){ //对于每一个时间间隔//更新连线坐标svg_edges.attr("x1",function(d){ return d.source.x; }).attr("y1",function(d){ return d.source.y; }).attr("x2",function(d){ return d.target.x; }).attr("y2",function(d){ return d.target.y; });//更新节点坐标svg_nodes.attr("cx",function(d){ return d.x; }).attr("cy",function(d){ return d.y; });//更新文字坐标svg_texts.attr("x", function(d){ return d.x; }).attr("y", function(d){ return d.y; });});
tick 的英文意思是钟表发出的嘀嗒嘀嗒声，想到这个大家应该很清楚了吧。每次触发时，都会调用后面的无名函数 function。
结果如图：
源代码
下载地址：rm92.zip