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[软件使用] 如何绘制漂亮的网络图?

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  • TA的每日心情
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    发表于 2020.4.17 09:43:07 | 显示全部楼层 |阅读模式
    在文献中经常会看到一些漂亮的网络图,如下:
    (Isme Journal, 2012)

    (Soil Biology & Biochemistry, 2018)

    说到网络图的绘制,大家可能首先想到的是Cytoscape,它在生物学相关的领域应用非常广泛。不过上面两篇文章的图可不是它的风格,我这里给大家推荐另一款开源软件:Gephi

    官网https://gephi.org

    Gephi最常见是用于社交网络数据分析,如下,是我手工整理的《天龙八部》中部分人物的关系网络。我们可以看到段王爷是如何实力抢镜力压三大男主的,尽管金庸老爷子心中的男一号可能是段誉。


    除了媒体的社交网络分析,在自然科学领域,特别是微生物生态学相关的学者,像以上两个例子一样,通常更倾向于使用igraph和Gephi做微生物群落的共发生网络分析(Co-occurrence network analysis )。

    当然如果你理解了网络图原理,你也可以用Gephi去展示基因互作网络、代谢网络、ceRNA网络等等。

    下面就以第一篇文章网络图的数据为例,看下如何使用Gephi画图吧!

    软件的安装

    Gephi支持Windows、Mac、Linux三种常见的操作系统,目前官网最新的稳定版本是0.9.2,软件是储存在GitHub上,迅雷都用上了,下载速度依然比不上蜗牛爬,下个70M的软件折腾了1天。

    为了避免初学者掉同样的坑,我已把下好的软件和测试数据上传达到OmicShare论坛上,大家可点这里直接下载安装。

    需要注意的是,本软件的运行像Cytoscape一样也依赖JAVA,如果你的电脑没有安装较新版本的JRE,可以到官网下载安装。

    JRE安装包链接https://www.java.com/zh_CN/download/

    另外,github也有0.9.3开发版本,我尝试了几次都没下载下来,感兴趣的话你们也可以去尝试下载。

    数据准备与导入

    类似于Cytoscape,网络图的数据一般有两个:边文件和点文件

    边文件,如下图,主要是由成对的节点Id构成,Sourse和Target两个点连成一条线(边),边文件中也可以加入边的描述信息,比如边的id、作用类型、权重等。



    点文件,主要是对边文件中的“点”进行描述,是点的属性文件,如下,可添加点的分组信息用于网络图的可视化。



    这两个文件中,边文件是必需要有的,它是构成网络图的核心,而点文件是非必需的。比如上文提到的《天龙八部》人物关系网络图只用到了边文件,如下。



    如果大家担心自己准备数据可能会有问题,可参考我这里的表头,没有数据的列,可以空着,最后另存成csv格式(逗号分隔)的文本文件。当然,Excel格式、制表符分隔的文本文件也是支持的,避免最后显示出错,这里仍推荐csv格式。

    接下来,打开软件,软件安装时会自动识别系统语言,当然你可以自定义语言,因为是国外的软件,英语可能更容易理解,为避免翻译偏差我这里改成英文。



    然后通过File/Import spreadsheet导入边文件表格。



    在弹出的窗口中,如下,直接点Next按钮。



    接着,一些没有数据的空列可取消勾选,点finish按钮。



    我们可以看到导入的网络共有296个节点,679个边,点OK按钮,在新的workspace中展示。



    初始效果如下:



    接着,用同样的操作导入点文件表格,最后一步需要注意的是,把点文件信息导入当前的workspace中,如下。



    接着在统计选项卡下计算一下网络的属性信息,比如,平均度(Average degree)和模块化指数(Modularity),如下。



    网络图调整与导出
    接着,调整点的Layout,这里改为FruchtermanReingold,参数保持默认,效果如下。




    接着,调整点的颜色和大小。点的颜色在Partition选项下选择taxonomy列的数据,点的大小选degree,效果如下。



    在Preview选项可看到这样的效果:



    点的颜色在Partition选项下选择计算得到的Modularity的数据,会按模块进行着色,得到下图的效果。



    在预览窗口设置渲染参数时如果取消勾选弯曲(Curved)选项,会得到“直直”的连线,如下。



    当然,仔细调整边的粗细和点的描边大小,可得到文献范例2这样的效果。



    今天的内容就到这里啦!


    参考文献
    [1] Barberán, Albert,Bates S T , Casamayor E O , et al. Using network analysis to exploreco-occurrence patterns in soil microbial communities[J]. IsmeJournal, 2012, 6(2):343-351.
    [2] Zhang B , Zhang J ,Liu Y , et al. Co-occurrence patterns of soybean rhizosphere microbiome at acontinental scale[J]. Soil Biology & Biochemistry, 2018, 118:178-186.
    [3] Bastian, Mathieu,Sebastien Heymann, and Mathieu Jacomy. "Gephi: an open source software forexploring and manipulating networks." Icwsm 8 (2009): 361-362.


    本文作者:莫北


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    发表于 2020.4.17 10:26:12 | 显示全部楼层

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    发表于 2020.4.17 11:38:43 | 显示全部楼层
    platove 发表于 2020.4.17 10:26
    我发过类似的帖子 https://www.omicshare.com/forum/thread-4627-1-1.html

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    发表于 2020.4.17 12:49:43 | 显示全部楼层
    前期需要准备什么数据呢?
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  • TA的每日心情

    2020.4.17 17:25
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    发表于 2020.4.17 17:25:40 | 显示全部楼层
    数据的准备太难了
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  • TA的每日心情

    2020.5.16 12:37
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    发表于 2020.4.18 13:40:54 | 显示全部楼层
    厉害
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  • TA的每日心情

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    发表于 2020.4.18 13:44:52 | 显示全部楼层
    很有用,谢谢分享
    没有下雨
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    发表于 2020.4.18 14:36:34 | 显示全部楼层
    不错!
    New beginning~
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    喜欢这样的版块,果断收藏
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    发表于 2020.4.19 15:05:14 | 显示全部楼层
    还要转给好友学习一下
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    灌水之王


    发表于 2020.4.26 09:11:37 | 显示全部楼层
    新的一天加油!
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    发表于 2020.4.27 08:44:42 | 显示全部楼层
    精彩
    开心的一周
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    发表于 2020.4.29 10:52:42 | 显示全部楼层
    谢谢分享,很有用
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  • TA的每日心情
    吃饭
    2020.5.8 21:20
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    发表于 2020.5.2 16:19:33 | 显示全部楼层
    学习了。。。谢谢分享
    分子对接
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  • TA的每日心情
    no
    2020.4.30 19:33
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    发表于 2020.5.4 15:59:15 | 显示全部楼层
    优秀!6666
    地方都是不合适的规划
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    忙~
    2020.6.27 21:01
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    发表于 2020.5.6 11:43:36 | 显示全部楼层
    很有用,学习了
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    2020.5.6 15:11
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    发表于 2020.5.6 15:23:49 | 显示全部楼层
    真漂亮
    好开心啊
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    7 天前
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