【Tools】一个绘制决策树的工具——graphviz，但你忽视了它的其他功能！

摘要： 数据可视化一直各行各业的一个重点，除了matplotlib之外，还可以使用graphviz软件绘制流程图，决策树等图形，并且还可以扩展到更多的图形，如结构句法树等，大脑风暴吧。

关键词： 数据可视化，graphviz

前言

数据可视化一直各行各业的一个重点。在机器学习中，常规的数据可视化使用matplotlib包就基本可以解决了，如果还不够的话可以使用seaborn进行补充。但是对于决策树算法以及一些集成算法来说matplotlib就显得力不从心了。人们就开始选择其他工具显示相关数据了，到目前为止我所知的就是Graphviz了。

1 Graphviz简介

Graphviz是开源的图形可视化软件。它有几个主要的图形布局程序。它还具有Web和交互式图形界面，以及辅助工具，库和语言绑定。Graphviz布局程序以简单的文本语言描述图形，并以几种有用的格式制作图形，例如用于网页的图像和SVG，用于PDF或其他文档。或在交互式图形浏览器中显示。 （Graphviz还支持XML方言GXL。）Graphviz具有用于具体图表的许多有用功能，例如颜色，字体，表格节点布局，线型，超链接和自定义形状的选项。

2 安装与环境配置

1.软件下载与环境配置： https://www.graphviz.org/download/，该软件支持Linux、Mac、Windows系统，可根据自己的电脑选择安装。环境就是就bin目录配置环境变量（path里）即可。

2.Python包安装 ： 安装graphviz模块 pip install graphvize

3 决策树绘制

绘制一个决策树的案例如下：

from imageio import imread
import matplotlib.pyplot as plt
import graphviz# 创建树对象
mygraph = graphviz.Digraph(node_attr={'shape': 'box'},edge_attr={'labeldistance': "10.5"},format="png")
# 构建节点
mygraph.node("0", "Has feathers?")
mygraph.node("1", "Can fly?")
mygraph.node("2", "Has fins?")
mygraph.node("3", "Hawk")
mygraph.node("4", "Penguin")
mygraph.node("5", "Dolphin")
mygraph.node("6", "Bear")# 构建边
mygraph.edge("0", "1", label="True")
mygraph.edge("0", "2", label="False")
mygraph.edge("1", "3", label="True")
mygraph.edge("1", "4", label="False")
mygraph.edge("2", "5", label="True")
mygraph.edge("2", "6", label="False")
# 渲染
mygraph.render("decisionTree")# 图形显示
ax = plt.gca()                # 获取图形坐标轴
ax.imshow(imread("decisionTree.png"))  # 读取生成的图片
ax.set_axis_off()             # 图形不嫌弃是坐标
plt.show()                    # 显示图形

最后会生成一个decisionTree.png决策树图片如下：

从上图可以看出图片不是很清晰，我们可以生成其他高清矢量图格式，如svg、pdf等。在创建树对象时，设置format=“pdf”，即可，主要代码如下：

mygraph = graphviz.Digraph(node_attr={'shape': 'box'},edge_attr={'labeldistance': "10.5"},format="pdf")

注： 这时就不要使用matplotlib打开图片了。
pdf高清文件图如下：

4 其他图形拓展

上面绘制了决策树，其实我们也可以拓展绘制结构句法树，这也是比较简单的，

from imageio import imread
import matplotlib.pyplot as plt
import graphvizax = plt.gca()
mygraph = graphviz.Graph(node_attr={'shape': 'none'},edge_attr={'labeldistance': "10.5"},format="pdf")mygraph.node("0", "S")   # 节点
mygraph.node("1", "N")
mygraph.edge("0", "1")   # 边
mygraph.node("2", "小李", fontname="Microsoft YaHei")
mygraph.edge("1", "2")mygraph.node("3", "VP")
mygraph.node("4", "DP")
mygraph.edge("0", "3")
mygraph.edge("3", "4")mygraph.node("5", "D")
mygraph.node("6", "U")
mygraph.edge("4", "5")
mygraph.edge("4", "6")mygraph.node("7", "远远", fontname="Microsoft YaHei")
mygraph.node("8", "地", fontname="Microsoft YaHei")
mygraph.edge("5", "7")
mygraph.edge("6", "8")mygraph.node("9", "VP")
mygraph.edge("3", "9")mygraph.node("10", "V")
mygraph.node("11", "CS")
mygraph.edge("9", "10")
mygraph.edge("9", "11")mygraph.node("12", "看见", fontname="Microsoft YaHei")
mygraph.edge("10", "12")mygraph.node("13", "N")
mygraph.node("14", "VP")
mygraph.edge("11", "13")
mygraph.edge("11", "14")mygraph.node("15", "小王", fontname="Microsoft YaHei")
mygraph.edge("13", "15")mygraph.node("16", "PP")
mygraph.node("17", "V")
mygraph.edge("14", "16")
mygraph.edge("14", "17")mygraph.node("18", "看书", fontname="Microsoft YaHei")
mygraph.edge("17", "18")mygraph.node("19", "P")
mygraph.node("20", "NP")
mygraph.edge("16", "19")
mygraph.edge("16", "20")mygraph.node("21", "在", fontname="Microsoft YaHei")
mygraph.edge("19", "21")mygraph.node("22", "N")
mygraph.node("23", "F")
mygraph.edge("20", "22")
mygraph.edge("20", "23")mygraph.node("24", "草地", fontname="Microsoft YaHei")
mygraph.node("25", "上", fontname="Microsoft YaHei")mygraph.edge("22", "24")
mygraph.edge("23", "25")
mygraph.render("tmp")

绘制结果如下：

总体来说还是可以接受的。当然这个是一个点一个点连的，在实际中则需要利用树这种数据结构的相关算法进行处理，快速绘制处相关图形。
当然还可以绘制其他图形，例如：


这里就不作演示，可以参考官方文档！

总结

Graphviz是开源的图形可视化软件，不仅仅可以绘制决策树，还可以更多的无向图和有向图，Graphviz提供了很多图形供我们组合以及不同的线条，颜色等，可以充分发挥我们的想象去思考如何构建我们图形，例如自动机转换图等。除此之外，Graphviz提供的接口比较多，能够导出的结果也是多种多样，能够满足我们常用的需求。