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D3Force3D 3D 力导向布局

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概述

D3Force3D 布局是基于 d3-force 的三维扩展版本,通过在三维空间中模拟物理力的作用来实现自动布局。相比二维布局,它增加了 Z 轴方向的力作用,能够在三维空间中展现更丰富的数据关系。

3D 力导向布局示意图

核心概念

力系统

D3Force3D 在传统二维力导向布局的基础上,扩展了以下力的作用:

  • 三维中心力:将节点拉向三维空间的中心点
  • 三维碰撞力:在三维空间中防止节点重叠
  • 三维径向力:将节点吸引到三维空间中的球面上
  • 三维坐标力:分别在 X、Y、Z 三个方向上施加作用力

迭代系统

布局计算通过迭代来实现,主要涉及以下参数:

  • alpha:当前迭代的活力值,控制节点移动速度
  • alphaDecay:活力值的衰减率
  • alphaMin:最小活力值,低于此值停止迭代
  • velocityDecay:速度衰减因子

配置项

属性描述类型默认值必选
type布局类型stringd3-force-3d✓
nodeSize节点大小(直径),用于碰撞检测防止节点重叠number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)-
iterations力的迭代次数,值越大布局越精确但性能消耗越大number-
numDimensions维度数量(2 或 3)number3
forceSimulation自定义力模拟方法Simulation<NodeDatum, EdgeDatum>-
onTick每次迭代的回调函数(data: LayoutMapping) => void-
randomSource随机数生成函数() => number-

迭代控制

属性描述类型默认值必选
alpha当前迭代收敛阈值number1
alphaDecay收敛阈值衰减率(0-1)number0.028
alphaMin停止迭代的阈值number0.001
alphaTarget目标收敛阈值number0
velocityDecay速度衰减因子number0.4

力模型配置

中心力(center)

属性描述类型默认值必选
center.x中心点 x 坐标number0
center.y中心点 y 坐标number0
center.z中心点 z 坐标number0
center.strength力的强度number1

碰撞力(collide)

属性描述类型默认值必选
collide.radius碰撞半径number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)10
collide.strength力的强度number1
collide.iterations碰撞检测的迭代次数number1

链接力(link)

属性描述类型默认值必选
link.id边的 id 生成函数(edge: EdgeDatum, index: number, edges: EdgeDatum[]) => stringedge.id
link.distance理想边长number | ((edge: EdgeDatum, index: number, edges: EdgeDatum[]) => number)30
link.strength力的强度number | ((edge: EdgeDatum, index: number, edges: EdgeDatum[]) => number)1
link.iterations链接力的迭代次数number1

多体力(manyBody)

属性描述类型默认值必选
manyBody.strength力的强度number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)-30
manyBody.thetaBarnes-Hut 算法的精度参数number0.9
manyBody.distanceMin最小作用距离number1
manyBody.distanceMax最大作用距离numberInfinity

径向力(radial)

属性描述类型默认值必选
radial.strength力的强度number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)0.1
radial.radius目标半径number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)100
radial.x球心 x 坐标number0
radial.y球心 y 坐标number0
radial.z球心 z 坐标number0

坐标力(x、y、z)

每个方向的力可以单独配置:

属性描述类型默认值必选
x.strengthX 轴方向的力强度number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)-
x.x目标 x 坐标number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)-
y.strengthY 轴方向的力强度number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)-
y.y目标 y 坐标number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)-
z.strengthZ 轴方向的力强度number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)-
z.z目标 z 坐标number | ((node: NodeDatum, index: number, nodes: NodeDatum[]) => number)-