PythonでInteractive Network Graph Visualization！

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1. Pythonで
   Interactive Network
   Graph Visualization
   @ebitia
   2020/7/31
   Members. data #2
   データ可視化・ライブラリ
   LT編
   

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2. whoami
   Ebitia
   - 薬学部6年
   - 研究室でNLP
   - 最近冷やしAtCoder始めました
   @TwYamat
   

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3. TABLE OF CONTENTS
   INTRODUCTION
   どんなグラフを
   可視化したいか？
   TOOLS
   Pythonでは
   どんなものがある？
   PRACTICE
   実際に
   可視化してみる
   CONCLUSION
   まとめ
   APPENDIX
   おまけ
   01 02
   04 05
   03
   

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4. 01 INTRODUCTION
   どんなグラフを可視化したいのか？
   - AtCoder Graph
   - Molecular Graph
   - Word Graph
   

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5. AtCoderとは？
   - 日本の競技プログラミングコンテ
   ストサイト
   (天才以外お断りパズルコンテストとも呼ばれる)
   - ほぼ毎週コンテストが無料開催
   - 問題の条件を満たすプログラミン
   グのスピードや正確性を競う
   CASE1:AtCoder
   

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6. この問題文にはグラフ例が書いてあるが、書いてない問題もある
   入力が複雑だとイメージできない(当社比)
   (他の形式として、有向/重み付き/木構造/grid/etc...)
   AtCoderのグラフ問題
   

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7. ChEMBLから取得できる
   医薬品の構造データ
   構造を見れるサイト、
   ツールはいろいろあるが
   重み付き無向グラフとし
   て扱うこともできる
   CASE2:分子構造のグラフ
   

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8. テキスト解析で、単語の関
   係性を見たい場合
   似た意味・関連語を近くに
   置いたグラフを作成する
   例えば
   - Jaccard係数での共起
   ネットワーク可視化
   - Word embeddingを3Dグ
   ラフで可視化
   CASE3:単語の関係性
   

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9. 要するに
   Nodeとedgeの集合として
   与えられたグラフを
   いい感じに可視化したい
   (できればinteractiveに)
   

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10. TOOLS
    pythonでグラフ可視化に使え
    るモジュールいろいろ紹介
    02
    

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11. - NetworkX
    - Graph-tools
    - python-igraph
    - Graphviz
    - pyvis
    上記と組み合わせると便利なもの
    - webweb
    - netwulf
    Pythonでinteractive graph visualization
    

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12. ・意外とたくさんある
    ・基本的にはNetworkXでは色んなオプションがあるので
    便利
    ・速度比較すると、graphviz,graph-toolsよりも遅い場合
    もある(微妙に)
    ・NetworkXにはいろいろ拡張モジュールが開発されてい
    るので便利
    どのツールを使えばいいのか？
    

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13. ・Netwulfとは？
    NetworkXのスタイルをインタ
    ラクティブに設定できるモ
    ジュール
    例：NetworkX+Netwulf
    

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14. PRACTICE
    実際にpythonでinteractive
    03
    

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15. ・NetworkXで作ったグラフをpyvisでhtml化し
    て可視化できる
    [demo]
    NetworkX+pyvis+jupyter notebook
    

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16. ・最近streamlitが流行と聞いたので...
    [demo]
    NetworkX+streamlitでAtCoderの可視化
    

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17. CONCLUSION
    04
    

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18. - Networkx+○○でinteractive network graph
    が作成できる、小さな用途では十分？
    - 大規模ネットワーク等では速度なども要検証
    - AtCoderのグラフ可視化については今後作っ
    ていきたい所存(意外と奥が深かった...)
    まとめ
    

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19. APPENDIX
    05
    おまけ
    

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20. NodeとEdgeの情報が与えられたとして
    (どのnode同士が結ばれてるか/辺の重み,向きなど)
    どうやったらグラフを綺麗に描画できるのか？
    求めることは意外とたくさんある...
    ノードが重ならない方がいい、グラフの面積が大きすぎないほ
    うがいい、辺の交差は少ないほうがいい、辺の角度も小さすぎ
    ないほうがよい、etc…
    (余談)Graph Drawingについて①
    

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21. 色んな理論が研究されているが、その中でも有
    力なものとして力学モデルがある
    今回紹介するツールでは以下の2つが組み込ま
    れているものが多い
    ・Kamada-Kawai法
    ・Fruchterman-Reingold 法
    (余談)Graph Drawingについて②
    

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22. 今回紹介したnetworkxで
    は、springlayoutで
    Fruchterman-Reingold法
    1. ランダムに頂点配置
    2. 頂点間に働く力を計算
    3. 頂点を力に従い移動
    4. 温度tを下げる
    5. 2～4を繰り返す
    (default=50)
    (余談)Graph Drawingについて③
    

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23. end
    

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