NetworkXとMatplotlibでネットワークグラフを描画する方法

PythonのNetworkXとMatplotlibを組み合わせると、ノードとエッジから構成されるネットワークグラフを簡単に可視化できます。この記事では、Pandasのデータフレームからエッジリストを作成し、グラフとして描画して表示するまでの一連の手順を解説します。

ネットワークグラフ描画の基本手順

• 図のサイズと余白を設定する：figureサイズを指定し、サブプロット間および周囲のパディングを調整します。
• データフレームを作成する：「from」と「to」というキーを持つデータフレームオブジェクトを用意します。これがグラフのエッジ（辺）情報になります。
• エッジリストからグラフを生成する：データフレームをもとに、エッジリストを含むグラフオブジェクトを作成します。
• draw()メソッドで描画する：ノードサイズやラベル表示などのノード属性を指定しながら、手順3で作成したグラフを描画します。
• show()メソッドで表示する：plt.show()を呼び出して、図を画面に表示します。

コード例

import pandas as pd
import networkx as nx
from matplotlib import pyplot as plt

# 図のサイズとレイアウトの自動調整を設定
plt.rcParams["figure.figsize"] = [7.50, 3.50]
plt.rcParams["figure.autolayout"] = True

# 「from」「to」のキーを持つデータフレームを作成
df = pd.DataFrame({'from': ['A', 'B', 'C', 'A'], 'to': ['D', 'A', 'E', 'C']})

# エッジリストからグラフを生成
G = nx.from_pandas_edgelist(df, 'from', 'to')

# ラベル付きでグラフを描画
nx.draw(G, with_labels=True, node_size=100, alpha=1, linewidths=10)

# 図を表示
plt.show()

実行結果

上記のコードを実行すると、ノード「A」「B」「C」「D」「E」とそれらを結ぶエッジからなるネットワークグラフが表示されます。with_labels=Trueを指定しているため、各ノードにはラベルが付与され、node_sizeやlinewidthsのパラメータによってノードの大きさやエッジの太さを調整できます。

ポイント解説

nx.from_pandas_edgelist()は、Pandasデータフレームの列をエッジリストとして直接読み込める便利な関数です。実際のデータ分析では、CSVファイルなどから読み込んだ関係性データをそのままグラフ化できるため、SNSのフォロー関係や交通網の可視化など、幅広い用途に活用できます。