CN103473388A - 实现流程图自动布局的系统及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供实现流程图自动布局的系统，包括以下步骤：通过获取节点间的逻辑关系；分析节点的逻辑关系，并划分节点的等级；优化同一等级的节点，计算最优布局方式；采用拓扑顺序确定优化后的流程图中各节点的坐标。通过分析节点的逻辑关系，划分节点的等级，并对同一等级的节点采用Randker迭代排序算法计算每个等级内部的最优排列方式，来保证流程图连线的交叉点数量最少，利用对称布局的方法将各节点等距均匀的线性地分布在平面里，从而能够有效解决手工绘制流程图的混乱和复杂，快速高效地实现流程图的合理布局，保证流程图布局的精确和业务逻辑清晰。另外，本发明另一个实施例提供实现流程图自动布局的装置。

Description

实现流程图自动布局的系统及装置

技术领域

本发明涉及流程图布局领域，尤其涉及实现流程图自动布局的系统及装置。

背景技术

随着互联网的快速发展和社会各领域信息化水平的提高，数据量正以史无前例的速度井喷。在大数据领域，处理海量数据的抽取和加工的工作流工具系统有着非常重要的工业用途。在大数据工作流工具系统中，用户会依据复杂的业务逻辑来建立不同的工作流程图，来描绘不同操作的流程。在这种情况下，用户手工创建的流程图因含有实际的业务逻辑，通常复杂、混乱。为了满足大数据工业应用中工具的实际需要，需要发明一种高效、准确的流程图自动布局系统及装置，快速合理实现复杂的流程图的布局，准确体现工作流数据的流向和清晰展现节点间蕴含的逻辑关系。

发明内容

为此，本发明为了解决上述缺陷之一。

因而，本发明公布一种实现流程图自动布局的系统，通过分析节点的逻辑关系，划分节点的等级，并对同一等级的节点采用Randker迭代排序算法计算每个等级内部的最优排列方式，来保证流程图连线的交叉点数量最少，利用对称布局的方法将各节点等距均匀的线性地分布在平面里，从而能够有效解决手工绘制流程图的混乱和复杂，快速高效地实现流程图的合理布局，保证流程图布局的精确和业务逻辑清晰，满足大数据领域工业应用中工作流流程图布局的复杂需求。另外，本发明公布了另一种实现流程图自动布局的装置。

所以，本发明一个实施例提供实现流程图自动布局的系统，该系统包括以下步骤：获取节点间的逻辑关系；分析节点的逻辑关系，并划分节点的等级；优化同一等级的节点，计算最优布局方式；采用拓扑顺序确定优化后的流程图中各节点的坐标。

优选地，所述流程图采用有向无环图；所述有向无环图的数据流向或节点逻辑是单方向的。

所述节点的逻辑关系不包含交叉节点；所述节点包括：根节点、叶子节点、子节点和父节点；所述节点信息至少包含节点位置、层次和权重信息。

优选地，所述划分节点的等级包括：设定根节点的等级为1；从根节点沿着连线扩展，每条连线的终止节点的等级由该连线的初始节点的等级决定，它的等级等于初始节点的等级加1。

所述划分节点的等级还包括：如果一个节点不止是一根连线的终止节点时，该节点的等级由等级最高的初始节点来决定。

优选地，所述计算最优布局方式包括：根据权重确定每个节点的层次；逐层进行迭代排序。

优选地，所述拓扑顺序确定的流程图中各节点的坐标包括：采用深度优先遍历图进行节点的排序；根据节点的等级信息和最优排列方式，确定每个节点在平面坐标里的具体布局位置；采用对称布局的系统，将节点等距均匀地分布在平面里。

所述拓扑顺序确定的流程图中各节点的坐标还包括：所述节点的排序结果是一个线性的逻辑排序。另外，本发明提供的另一实施例提供实现流程图自动布局的装置，该装置包括：节点逻辑单元，应以获取节点间的逻辑关系；节点等级单元，用以分析节点的逻辑关系，并划分节点的等级；节点布局单元，用以优化同一等级的节点，计算最优布局方式；节点坐标单元，用以接收根据拓扑顺序确定优化后的流程图中各节点的坐标。

优选地，节点布局单元获得节点等级单元中各层节点的信息，然后根据权重确定每个节点的层次；所述节点布局单元对各层进行迭代排序。本发明实施例提供实现流程图自动布局的系统及装置，通过分析节点的逻辑关系，划分节点的等级，并对同一等级的节点采用Randker迭代排序算法计算每个等级内部的最优排列方式，来保证流程图连线的交叉点数量最少，利用对称布局的方法将各节点等距均匀的线性地分布在平面里，从而能够有效解决手工绘制流程图的混乱和复杂，快速高效地实现流程图的合理布局，保证流程图布局的精确和业务逻辑清晰。特别适用于大数据处理的工作流的应用场景下，满足大数据工业应用中，复杂的工作流程图布局的要求。

应当理解，以上总体说明和以下详细说明都是说明性和实例性的，旨在提供对所要求的本发明的进一步说明。

附图说明

图1是本发明实施例实现流程图自动布局的系统流程示意图；

图2是本发明实施例中采用拓扑顺序得到的一种布局的流程图；

图3是本发明实施例中采用拓扑顺序得到的一种布局的流程图；

图4是本发明实施例中采用的迭代算法Ranker的流程示意图；

图5是本发明实施例中根据坐标计算出的流程图示意图；

图6是本发明实施例中优化后的流程图布局的效果示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一个实施例提供实现流程图自动布局的系统，通过分析节点的逻辑关系，划分节点的等级，并对同一等级的节点采用Randker迭代排序算法计算每个等级内部的最优排列方式，来保证流程图连线的交叉点数量最少，利用对称布局的方法将各节点等距均匀的线性地分布在平面里，从而能够有效解决手工绘制流程图的混乱和复杂，快速高效地实现流程图的合理布局，保证流程图布局的精确和业务逻辑清晰，满足大数据领域工业应用中工作流流程图布局的复杂需求。

如图1所示，是本发明实施例实现的一种实现流程图自动布局的方法的流程图，具体包括以下详细步骤：

步骤110，获取节点间的逻辑关系。

在本发明实施例中，逻辑关系定义为事件(抽象为节点)间建立的带有顺序性、业务逻辑性的关联关系。例如：一个逻辑关系A→B，表明事件A和B关联，且只有A事件发生，B事件才有可能发生。

在本发明实施例中，将工作流程图中的每个事件抽象为一个节点，并定义以下节点(Node)：

根节点：初始节点，在有向无环图中，每组逻辑关系的初始点都是一个根节点，即可以有不止一个根节点。

叶子节点：终止节点，在有向无环图中，所有最后终止逻辑关系的节点都是叶子节点。

子节点：当前节点的下一个逻辑连接点(outNode)。

父节点：当前节点的前一个逻辑连接点(inNode)。

每个节点里都包含以下信息：节点的名称(NodeName)，节点的位置(X坐标和Y坐标)，子节点的列表(List<Node>outNodes)，父节点的列表(List<Node>inNodes)，层次(Level)和权重(Weight)。

采用连线(Link)描述两个节点间的逻辑关系，每条连线里包含它的初始节点(startNode)和结束节点(endNode)。

节点的层次(Level)是指一个节点所在的级别对应它在流程图里面所处的层次，即等级为1的节点，它的在流程图的第一层。

父亲层：当前节点所在层的上一层，等级数小1的层。

孩子层：当前节点所在层的下一层，等级数大1的层。

节点的权重(Weight)是一种通用的衡量指标，在本发明实施例中，特指一个节点包含的顺序特性的指标。

从而采用算法从已知数据中抽取出节点信息和它们的连线。

步骤120，分析节点间的逻辑关系，并划分节点的等级。

在本发明实施例中，通过分析节点们的逻辑关系，为节点划分等级。等级的划分遵循以下原则：

根节点们的等级是初始等级1；

从根节点沿着连线扩展，每条连线的终止节点的等级由该连线初始节点的等级决定，它等于初始节点的等级加1；

当一个节点作为不止一连线的终止节点的时候，它的等级由等级最高的那个初始节点决定。

例如：已知一组逻辑关系{A→B，A→C，A→D，B→E，A→F，D→F，D→G}，抽象后，我们得到7个节点{A、B、C、D、E、F、G}和7条连线{(A，B)、(A，C)、(A，D)、(B，E)、(A，F)、(D，F)、(D，G)}。依据上述划分原则，等级为1的节点只有A；等级为2的节点有B、C、D三个；等级为3的节点有E、F、G三个。

在所有节点中，A是初始根节点，它的等级被设定为初始等级1；沿连线递增，它的终止节点B、C和D为等级2；以此类推，节点E和G的等级为3；特殊的是，节点F是连线(A，F)和(D，F)的终止节点，它的等级等于等级较高的初始节点D的等级加1，因此F的等级是3。

步骤130，优化同一等级的节点，计算最优布局方式。

通过给节点划分等级，我们得到了节点们在流程图中的层次布局。然而，在相同等级的节点内部，它们的排列顺序不同时，会得到完全不同的拓扑顺序，进而得到布局完全不同的流程图。以表1中的节点为例，当等级2的B、C、D和等级3的E、F、G的排序分别不同时，会得到不同的流程图图2和图3。

在本发明实施例中，实现的最佳的布局流程图是不包含交叉点的。因此，本发明实施例中采用一个迭代排序算法Ranker计算每个等级内部的最优排列方式，来保证流程图连线的交叉点数量最少。

利用Ranker算法逐层迭代节点，对于每一等级的节点，都贪心地计算得到交叉点数量最少的优化排序方式。在这个过程中，算法应用了标记权重排序的核心方法来计算优化排序。

标记权重排序是通过父亲层节点和孩子层节点的双重制约来计算，给每个节点设置一个权重，而这个权重标记了该节点的顺序特性，最后，依据节点的权重在每一层里进行排序。

利用Ranker算法逐层迭代节点的流程示意图如图4所示，在逐层迭代节点的时候，对于不同层次的节点，算法采取不同的处理方式：

对于普通层节点排序采取下述方法：

普通层节点的顺序是由父亲层和孩子层的权重共同决定的。首先，通过已知的父亲层的权重来计算当前节点们的权重(具体方法见下面方法一)，按照权重从小到大排序；如果有权重相同的节点，则根据它们的孩子节点权重来决定(具体方法见下面方法二)；如果孩子节点权重的均值也相等，就按照名称顺序来排序。

对于首层节点的排序采取下述方法：

首层的节点都是根节点，没有父亲节点，因而它们的权重由孩子层节点来决定。首先对根节点按照名称进行排序，根据排序结果，按顺序从小到大给节点赋以权重值；之后，依据下述方法一的方法，计算儿子层节点的权重；并根据计算得到的儿子节点权重更新当前根节点的权重值(具体过程见下述方法二)，最后按照新的权重进行排序，权重值相同的节点按照名称排序。

对最后一层节点的排序采取以下方法：

最后一层的节点都是叶子节点，没有孩子节点，因而它们的权重由父亲层节点来决定。同其他层相同，依据父亲节点计算叶子节点们的权重，按照权重从小到大排序；权重相同节点的顺序由节点名称来决定。

方法一：通过父亲层的节点计算当前节点的权重：遍历当前节点的所有父节点(inNodes)；计算父节点权重值的平均值；设定这个值为当前节点的权重值。

方法二：通过孩子层的节点计算当前节点的权重：运用方法一计算孩子层的节点们的权重值；遍历当前节点的所有孩子节点(outNodes)；计算孩子节点权重值的平均值；设定这个值为当前节点的权重值。

步骤140，采用拓扑顺序确定优化后的流程图中各节点的坐标。

本发明实施例中，经过步骤120和130之后，在保证节点逻辑顺序的基础上，最优化了节点的布局方式。根据节点已有的等级信息和每一等级的最优排序方式，从而可以确定每个节点在平面坐标里的具体布局位置。为了让流程图尽可能美观，本发明实施例中，运用了对称布局的方法，将节点等距均匀分布在平面里，进而可以提高用户体验。

根据步骤110中列举的一组逻辑关系，可以计算各个节点的(x，y)坐标值(其中左上角为(0.0)点)：

A节点在第一层正中间：(0.5，0.25)；

B、C、D节点在第二层，依次为：(0.25，0.5)，(0.5，0.5)，(0.75，0.5)；

E、F、G节点在第三层，依次为：(0.25，0.75)，(0.5，0.75)，(0.75，0.75)。

根据上述坐标，我们可以得到如图5所示的流程图。在图5中，节点A、C、F在同一条水平线上，因此图形的连线上产生了折线。为了解决这个问题，让流程图达到最美观的效果，本发明一个实施例对同一水平线上的有重叠逻辑关系的节点(如图5中节点A、C、F所示)进行了如下处理：

首先，对广度优先遍历得到的节点，查看它的子节点有没有多个和它的坐标X值相同(即在同一垂直线上)。如果有，把这些子节点的X坐标值进行相应的调整，保证它们不在垂直线上重叠。经过调整，我们得到最终的优化后的流程图如图6所示。

另外，本发明提供的另一实施例实现一种实现流程图自动布局的装置，该装置包括：节点逻辑单元，应以获取节点间的逻辑关系；节点等级单元，用以分析节点的逻辑关系，并划分节点的等级；节点布局单元，用以优化同一等级的节点，计算最优布局方式；节点坐标单元，用以接收根据拓扑顺序确定优化后的流程图中各节点的坐标。

例如给定已知一组逻辑关系{A→B，A→C，A→D，B→E，A→F，D→F，D→G}，节点逻辑单元获取到7个节点的信息，即节点A、B、C、D、E、F、G以及7条连线{(A，B)、(A，C)、(A，D)、(B，E)、(A，F)、(D，F)、(D，G)}。节点等级单元获取根据节点划分原则划分的节点等级信息，等级为1的节点只有A；等级为2的节点有B、C、D三个；等级为3的节点有E、F、G三个。

通过给节点划分等级，我们得到了节点们在流程图中的层次布局。然而，在相同等级的节点内部，它们的排列顺序不同时，会得到完全不同的拓扑顺序，进而得到布局完全不同的流程图。以表1中的节点为例，当等级2的B、C、D和等级3的E、F、G的排序分别不同时，会得到不同的流程图图2和图3。节点布局单元通过获得节点等级单元中各层节点的信息，然后根据权重确定每个节点的层次并各层进行迭代排序。节点坐标单元获取经过拓扑顺序优化后的节点坐标值，利用对称布局的方法，将节点等距均匀分布在平面里，进而可以提高用户体验。

本发明实施例提供实现流程图自动布局的系统及装置，通过分析节点的逻辑关系，划分节点的等级，并对同一等级的节点采用Randker迭代排序算法计算每个等级内部的最优排列方式，来保证流程图连线的交叉点数量最少，利用对称布局的方法将各节点等距均匀的线性地分布在平面里，从而能够有效解决手工绘制流程图的混乱和复杂，快速高效地实现流程图的合理布局，保证流程图布局的精确和业务逻辑清晰。特别适用于大数据处理的工作流的应用场景下，满足大数据工业应用中，复杂的工作流程图布局的要求。

Claims (10)

1.实现流程图自动布局的系统，其特征在于，该系统包括以下步骤：

获取节点间的逻辑关系；

分析节点的逻辑关系，并划分节点的等级；

优化同一等级的节点，计算最优布局方式；

采用拓扑顺序确定优化后的流程图中各节点的坐标。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述流程图采用有向无环图；

所述有向无环图的数据流向或节点逻辑是单方向的。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述节点的逻辑关系不包含交叉节点；

所述节点包括：根节点、叶子节点、子节点和父节点；

所述节点信息至少包含节点位置、层次和权重信息。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述划分节点的等级包括：

设定根节点的等级为1；

从根节点沿着连线扩展，每条连线的终止节点的等级由该连线的起始节点的等级决定，它的等级等于起始节点的等级加1。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述划分节点的等级还包括：

如果一个节点不止是一根连线的终止节点时，该节点的等级由等级最高的起始节点来决定。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算最优布局方式包括：

根据权重确定每个节点的层次；

逐层进行迭代排序。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述拓扑顺序确定的流程图中各节点的坐标包括：

采用深度优先遍历图进行节点的排序；

根据节点的等级信息和最优排列方式，确定每个节点在平面坐标里的具体布局位置；

采用对称布局的系统，将节点等距均匀地分布在平面里。

8.如权利要求1或7所述的系统，其特征在于，所述拓扑顺序确定的流程图中各节点的坐标还包括：

所述节点的排序结果是一个线性的逻辑排序。

9.实现流程图自动布局的装置，其特征在于，该装置包括：

节点逻辑单元，用以获取节点间的逻辑关系；

节点等级单元，用以分析节点的逻辑关系，并划分节点的等级；

节点布局单元，用以优化同一等级的节点，计算最优布局方式；

节点坐标单元，用以接收根据拓扑顺序确定优化后的流程图中各节点的坐标。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述节点布局单元包括：

节点布局单元获得节点等级单元中各层节点的信息，然后根据权重确定每个节点的层次；

所述节点布局单元对各层进行迭代排序。

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