Graphviz的使用及中文亂碼問題解決

緣起
在Linux下的繪圖軟體，自動的，半自動的，最後遇到神器Graphviz。整個流程還算波折，起初，編譯docbook的部分遇到這個軟體，後來，在看Korat: Automated Testing Based on Java Predicates（2000年ACM的最佳論文），發現其軟體實現Korat中使用了Graphviz的實現來繪圖程式依賴圖，最後，在學習Latex的時候，考慮要嵌入圖片，想起這個繪圖工具，就對這個著名的工具做了一些研究，其實就是Google了一下，只能算是文獻調研。

以下，是OpenFoundry上看到的介紹Graphviz的文章，原文為繁體字，用google translation轉換為簡體中文，修改一下一些術語，新增了一下內容（亂碼問題）。

1. 簡介
Graphviz 是一個運用廣泛的命令列繪圖軟體，不過說是繪圖軟體，它能繪的圖並不是一般人想像中的漫畫或logo，而是數學意義上的"graph"，比較通俗的說法就是「關係圖」。

舉例來說，像是下面這種圖：

 

2. 安裝
Graphviz 支援Windows、Mac OS X、FreeBSD、Solaris、Linux 等多種系統。Ubuntu或Debian下安裝很簡單，sudo apt-get install graphviz。

Windows使用者，請前往這裡下載安裝檔：http://www.graphviz.org/Download_windows.php

Mac OS X的使用者請往這邊走：http://www.graphviz.org/Download_macos.php

3. Graphviz的使用
# Graphviz

＜cmd＞ ＜inputfile＞ -T ＜format＞ -o ＜outputfile＞

#舉例：輸出png

dot input.dot -T png -o output.png

#舉例：一樣是輸出png ，只不過檔名是txt

dot input.dot -T png -o output.txt

首先，我們看看上面的＜cmd＞ 部份。

Graphviz 的＜cmd＞ 有好幾種，每種使用方法都完全相同，差別只在於渲染出來的圖片效果不一樣。man中的簡介是這樣的：

dot
 渲染的圖具有明確方向性。
 
neato
 渲染的圖缺乏方向性。
 
twopi
 渲染的圖採用放射性布局。
 
circo
 渲染的圖採用環型布局。
 
fdp
 渲染的圖缺乏方向性。
 
sfdp
 渲染大型的圖，圖片缺乏方向性。
 

可以透過man ＜cmd＞ 取得進一步說明。但還是親自用用比較容易理解。在本文中，凡沒有說明的圖，預設都是以dot渲染出來的。

繼續往下看。在Graphviz中，若您不指定-T引數，Graphviz並不會自動猜測您想要產生什麼格式，只會以預設格式渲染。可選格式相當多，包括（但不限於）jpg、png、svg等，全部列表可見官網說明頁的最下方。

-o 可讓您指定儲存檔案的檔名。如果您不用-o 選項指定輸出檔名，Graphviz 則會將結果輸出到標準輸出上（圖片格式輸出到標準輸出就是亂碼的二進位制檔案）。

除非用法很特殊，否則這兩個引數，每次都要輸入並傳遞給dot。這樣輸入命令就是：

dot -Tpng demo.dot -o demo.png

為了減少打字的次數，編寫簡單的shell指令碼dot.sh，其中涉及獲取檔名和擴充套件，從網上搜的，工作的很好，但不太清楚實現原理：

#!/bin/sh

# dot.sh

file=$1

filename=${file%.*}

extension=${file##*.}

outfile=${filename}.png

dot -Tpng $file -o $outfile

#show generate image file

eog $outfile &
 

給指令碼dot.sh加上執行許可權，然後呼叫命令就簡化為：

./dot.sh demo.dot

當然，如果整個命令很常用的話，可以將改作函數其寫到.bashrc中。

4. dot語言說明
指揮Graphviz 繪圖時，所使用的語言叫作"dot"。下邊就來介紹如何使用它。

4.1. 有向圖與無向圖
使用dot 語言，第一步就是決定要畫哪種圖。

圖分兩種：有向圖與無向圖。

有向圖以digraph申明圖片，節點間的關係寫為"->"。

/*demo1。順便一提，在dot語言中可使用C++中允許的註解。本行為C風格註解*/
digraph demo1{ //這也是註解，C++風格的。
a -> b -> c;
c -> a;
}

結果圖:

無向圖以graph 宣告圖片，節點間的關係可以寫為"--"。

//demo2
graph demo2{
a -- b -- c;
c -- a;
}

結果圖：

其中demo1 與demo2 是圖片的名稱。

4.2. 使用引號
上文中的a, b, c 除了作為程式內的識別字以外，也會成為節點的顯示名稱(label)。不過如果這名稱中混了中文或夾了空格，Graphviz 就有可能搞錯你的意思。

為防不必要的誤解，所以平常最好都用英文引號括住。就像下面這樣：

//demo3
digraph {
"總攻" -> "受";
"強攻" -> "受";
"健氣攻" -> "受";
}

圖4：混合了空白的示範

這樣就沒問題了！

子圖與簡化技巧

來看個複雜一點的例子，這是一份地中海海域的大略連線圖：

//demo4

graph G{

"黑海" -- "亞速海";

"黑海" -- "博斯普魯斯海峽"

"達達尼爾海峽" -- "愛琴海"

subgraph cluster_T{//新東西

label = "黑海海峽";//新東西

"達達尼爾海峽" -- "馬爾馬拉海" -- "博斯普魯斯海峽";

}

subgraph cluster_M{

label = "地中海海域";

"中部地中海" -- {"愛琴海" "愛奧尼亞海" "西西里海峽"}; //也是新東西

"西部地中海" -- {"西西里海峽" "第勒尼安海" "利古里亞海" "伊比利海" "阿爾沃蘭海"};

"愛奧尼亞海" -- "亞得里亞海";

"阿爾沃蘭海" -- "直布羅陀海峽";

}

}

結果圖：

 圖5：地中海海域連線圖，使用dot渲染。

這張圖有些新東西可以看。

第一個是subgraph 關鍵字。一如名字所示，他是用來定義「次級圖片」用的。

次級圖片在dot的官方檔案中常被叫作cluster subgraph，特指圖示中被方框包裹起來的那兩塊，其定義方式和一般的graph非常相似，不過使用上有兩件事需要留意：

graph的命名得以cluster字首開頭，否則語法雖然能過關，但生不出圖面上您預期的效果。

如果父圖是無向圖，他本身也得是無向圖；反之如果父圖是有向圖，這邊也得乖乖照著來。

第二個重點是下面這段：

1 "中部地中海" -- {"愛琴海" "愛奧尼亞海" "西西里海峽"};

用大括號括起，用空格分開－這是一口氣將好幾個節點群組起來同時操作的方法，其等效於：

1 "中部地中海" -- "愛琴海"; 2 "中部地中海" -- "愛奧尼亞海"; 3 "中部地中海" -- "西西里海峽";

您甚至可以用以下程式碼畫出圖6：

//demo5

digraph G{//{}中的注意空格

{ a b c} -> { d e f }

}

圖6：大括號效果示意圖

這語法糖很方便好吃，可以靈活運用。

第三個不同處在於label=XXX 這行。這是「屬性」的指定方式。

關於屬性，我們下章再講。

4.3. 屬性
有了前面介紹過的技巧，所有圖面關係都可以順利地繪製出來。

然而，通常我們畫圖的時候，還會對圖片做一些特別的處理。好比說把字加粗、把圖變色、把標籤或連線線的外型改變、把某些節點水平對齊......諸如此類。

要控制這些東西，就要用到屬性。

屬性有四種：

1. 用在節點上(Node, N)

2. 用線上段上(Edge, E)

3. 用在根圖片上(Graph, G)

4. 用在子圖片上(Cluster subgraph, C)

您可以閱讀手冊中的表，判斷哪些屬效能用在哪些地方。

那麼，屬性要怎麼用呢？

4.3.1. 屬性的套用
如果要設定根圖片或子圖片的屬性，得像前面範例中所示的那樣，在圖片的大括號範圍內指定..

屬性名稱=值;

這樣就行了。

對於節點(node) 的屬性，有以下幾種指定法：

1節點名[節點屬性名=值];

2節點名[節點屬性名=值,節點屬性名=值];

3 node [節點屬性名=值,節點屬性名=值];

屬性指定的語句必須要被中括號括起。當一次指定多值時，需用英文逗點隔開。

第三行中的node 是個關鍵字，用來代稱「圖片範圍內」所有「還沒建立」的節點，或者您也可將它理解為：在當前大括號的範圍內，所有尚未建立節點的屬性預設值，會被這個語句給變更。

線段(edge)的屬性指定，與節點屬性指定方式很類似：

1節點名->節點名[線段屬性名=值];

2節點名--節點名[線段屬性名=值,線段屬性名=值];

3 edge [線段屬性名=值，線段屬性名=值];

其中edge 是關鍵字。

這邊順便補充一個關於線段的觀念：有些線段相關的屬性，具有head值與tail值。而這邊說的head 與tail，得將它想像成一個「箭頭」的形狀（就像是「a -> b」這樣）。

對於線段來說，這個箭頭指向的頭部才是head。這可能和直覺上不一樣，因為這邊說的「Head」其實是兩個節點中，後面的那一個。

4.3.2. 屬性範例
把先前的看過的例子加上一些屬性試試。

//demo6

graph G{

"黑海" [shape = circle, color = blueviolet, fontcolor = blueviolet, fontsize = 20];

"黑海" -- "亞速海" [label = "刻赤海峽"];

subgraph cluster_T{

label = "黑海海峽";

fontsize = 24;

fillcolor = darkslategray;

style = filled;

fontcolor = white;

node [fontcolor = white, color = white];

"博斯普魯斯海峽" -- "馬爾馬拉海" -- "達達尼爾海峽" [color = white];

"博斯普魯斯海峽" [shape = parallelogram];

"達達尼爾海峽" [shape = parallelogram];

}

"黑海" -- "博斯普魯斯海峽" [color = red ,penwidth = 2];

"達達尼爾海峽" -- "愛琴海" [color = red ,penwidth = 2];

subgraph cluster_M{

label = "地中海海域";

fontsize = 24;

"西部地中海" [shape = Mcircle, style = filled, color = grey, fillcolor = aquamarine, fontsize = 20];

"中部地中海" [shape = Mcircle, style = filled, color = grey, fillcolor = aquamarine, fontsize = 20];

"直布羅陀海峽" [shape = parallelogram, fontcolor = red];

"西西里海峽" [shape = parallelogram ];

"中部地中海" -- {"愛琴海" "愛奧尼亞海" "西西里海峽"};

"西部地中海" -- {"西西里海峽" "第勒安海" "利古里亞海" "伊比利海" "阿爾沃蘭海"};

"愛奧尼亞海" -- "亞得里亞海"; 30 "阿爾沃蘭海" -- "直布羅陀海峽";

}

}

圖7：地中海海域連線圖（加入屬性）。

更多詳情見請繼續閱讀下一頁的精彩內容： http://www.linuxidc.com/Linux/2016-05/131050p2.htm