CN1399443A - 网络节点拓扑结构图示方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种网络节点拓扑结构图示方法，该方法以根节点为圆心，先将根节点的子节点在某固定半径的圆周上进行排列，把整个圆周分为若干个扇区，每个子节点占据其中之一，并将各子节点置于相应扇区角的角平分线上，扇区角的大小用加权平均计算，权值为以相应子节点为根的子树的叶子节点数，再依此类推，为次级子节点定位，实现环形分布图示，使用本发明方法所得图示，结果直观清晰，分布均匀，系统运行效率较高。

Description

网络节点拓扑结构图示方法

技术领域

本发明涉及网络管理，尤其涉及网络管理中对网络节点拓扑结构的表示方法。

背景技术

在网络管理系统中，通过发现算法的运行，可发现全网节点及节点间的连通关系，记录下网络的拓扑结构，为了将所记录的拓扑结构转换为图形直观地显示，目前使用的方法主要有直角排列、分层排列和对称排列等。在网管系统中由于网络设备之间连接的特殊性，多采用节点对称排列的显示方法，经过对称排列的拓扑结构图多呈均匀分布显示，如环型对称排列方法，利用图论的原理，首先为所有的节点建立一个序列集，开对序列集中所有节点元素计算它们之间的最大步长，然后确定序列集中所有连通环型的最大元作为该连通环型的标志，最后对每个元素利用最大步长和所在连通环型进行递归计算，从而得出各节点的位置值，这种方法复杂度较高，并且占用大量内存空间存储中间值。

发明内容

为了克服现有技术中的不足之处，提供一种清楚直观、简便易行并节省系统资源的网络节点拓扑结构图示方法，本发明采用的技术方案是：首先，在所有节点中找出下属子树的叶子节点数之和最大的节点作为根节点，以其所在位置为坐标原点，将根节点的扇区角定为360°，任选一个角度作为根节点的位置角，再依下述公式计算其余所有节点的横、纵坐标值：

    x_son ⁽ⁿ⁾＝x_father+R*cos(α_son ⁽ⁿ⁾)；

    y_son ⁽ⁿ⁾＝y_father+R*sin(α_son ⁽ⁿ⁾)；其中，x_father，y_father为父节点的横、纵坐标，x_son ⁽ⁿ⁾，Y_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点的横、纵坐标，R为连接父子节点的线段的长度，α_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点的位置角，位置角α_son ⁽ⁿ⁾依下述公式计算：

    α_son ⁽ⁿ⁾＝α_father-β_father/2+β_son ⁽ⁿ⁾/2        (n＝1)；

    α_son ⁽ⁿ⁾＝α_son ^(n-1)+(β_son ^(n-1)+β_son ⁽ⁿ⁾)/2    (n＞1)；其中，α_father为父节点的位置角，β_father为父节点的扇区角，β_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节与点的扇区角，扇区角β_son ⁽ⁿ⁾依如下公式计算：

    β_son ⁽ⁿ⁾＝β_father*m_son ⁽ⁿ⁾/m_father；其中，m_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点所有子树的叶子节点数之和，m_father为父节点所有子树的叶子节点数之和；并：将所有子节点与相应的父节点以线段相连接。

以上技术方案的设计思想是，以根节点为圆心，先将根节点的子节点在某固定半径的圆周上进行排列，把整个圆周分为若干个扇区，每个子节点占据其中之一，并将各子节点置于相应扇区角的角平分线上，扇区角的大小用加权平均计算，权值为以相应子节点为根的子树的叶子节点数。然后，再以各子节点为根，以根为圆心，在各自所属的扇区角中，仍采用同样的加权平均计算，为次级子节点划分各自相应的扇区角，并将它们置于相应扇区角的角平分线上距圆心为固定半径的位置上，依此类推，直至所有节点均被定位。采用这样的环形分布图示方法，与现有技术相比，不仅容易实现，结果直观清晰、分布均匀，而且不产生大量中间值，节省系统资源，提高运行效率。

附图说明

图1是采用本发明方法表示的一个网络拓扑结构图；

图2是本发明方法一个实施例中确定节点位置的流程图。

具体实施方式

图2所示是本发明方法的一个实施例，流程包括五个步骤，首先执行步骤A，根节点定位及初始值设定，即在所有节点中找出下属子树的叶子节点数之和最大的节点作为根节点，以其所在位置为坐标原点，将根节点的扇区角定为360°，任选一个角度作为根节点的位置角。然后执行步骤B至步骤E，直至计算出其余所有节点的横、纵坐标值为止。步骤B的内容是计算父节点的各子节点所占据的扇区角，扇区角β_son ⁽ⁿ⁾依如下公式计算：

    β_son ⁽ⁿ⁾＝β_father*m_son ⁽ⁿ⁾/m_father；其中，m_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点所有子树的叶子节点数之和，m_father为父节点所有子树的叶子节点数之和；步骤C的内容是逐个计算各子节点的位置角，位置角α_son ⁽ⁿ⁾依下述公式计算：

    α_son ⁽ⁿ⁾＝α_father-β_father/2+β_son ⁽ⁿ⁾/2        (n＝1)；

    α_son ⁽ⁿ⁾＝α_son ^(n-1)+(β_son ^(n-1)+β_son ⁽ⁿ⁾)/2    (n＞1)；其中，α_father为父节点的位置角，β_father为父节点的扇区角，β_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点的扇区角；步骤D的内容是计算各子节点的坐标，节点的横、纵坐标值分别为：

    x_son ⁽ⁿ⁾＝x_father+R*cos(α_son ⁽ⁿ⁾)；

    y_son ⁽ⁿ⁾＝y_father+R*sin(α_son ⁽ⁿ⁾)；其中，x_father，y_father为父节点的横、纵坐标，x_son ⁽ⁿ⁾，Y_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点的横、纵坐标，R为连接父子节点的线段的长度，α_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点的位置角。步骤E的内容是判断上述各子节点中是否存在次级子树的根节点，如果是，返回步骤B，如果否，结束运算。有了节点的坐标，并将所有子节点与相应的父节点以线段相连接，便形成完整的拓扑图。

下面针对图1所示的实例参照图2所示的流程用具体数值的演算进一步说明本发明方法。

图1所示的树形结构中，共有12个叶子节点，其根节点有3个子树，叶子节点数分别为2、4、6个，首先首先执行步骤A，以根节点所在位置为坐标原点，将根节点的扇区角定为360°，以150°作为根节点的位置角，然后执行步骤B，计算根节点的三个子节点所占据的扇区角，分别为360°*2/12、360°*4/12、360°*6/12即60°、120°、180°。继续步骤C，逐个计算它们的位置角，分别为150°-360°/2+60°/2、0°+(60°+120°)/2、90°+(120°+180°)/2即0°、90°、240°。有了三个节点的位置角，再设定一个连接父子节点的线段的长度值R，在步骤D代入计算坐标值的公式，即可得到该三个节点的位置。下面再以上述第二个节点，即图1中的P(x₀，y₀)为例，继续演算其子节点的计算步骤，它有两个子节点，分别对应的叶子节点数为3、1，通过步骤B，计算其所占据的扇区角，分别为120°*3/4、120°*1/4即90°、30°，继续步骤C，逐个计算它们的位置角，分别为：

α₁＝α₀-β₀/2+β₁/2、α₂＝α₁+(β₁+β₂)/2，代入数值计算得到

α₁＝90°-120°/2+90°/2＝75°、α₂＝75°+(90°+30°)/2＝135°。将上述位置角通过步骤D即可计算出节点C的坐标(x₁，y₁)以及其兄弟节点的坐标值，其中x₁＝x₀+R*cos(α₁)；

                y₁＝y₀+R*sin(α₁)。依此类推，可以计算出图中所有节点的坐标值，同时将所有子节点与相应的父节点以线段相连接，便形成完整的拓扑图。

为了使拓扑图更好地显示于长宽不等的矩形图面，还可设定横坐标和纵坐标的伸缩比分别为R_X、R_Y，再依如下公式根据坐标原点在拓扑结构图中的绝对位置(X₀，Y₀)和通过位置角计算出的节点横、纵坐标值x、y计算其余各节点的绝对位置(X，Y)：

    X＝X₀+x*R_X；

    Y＝Y₀+y*R_Y。

对于由若干彼此不连通的子树构成的网络结构，可将根节点设置为以各子树实际根节点为子节点的虚拟父节点，在所述将所有子节点与相应的父节点以线段相连接后，将该虚拟父节点与其子节点间的连接线段删除，即可得到该网络结构的图示。

Claims (3)

1、一种网络节点拓扑结构图示方法，其特征在于：首先，在所有节点中找出下属子树的叶子节点数之和最大的节点作为根节点，以其所在位置为坐标原点，将根节点的扇区角定为360°，任选一个角度作为根节点的位置角，再依下述公式计算其余所有节点的横、纵坐标值：

    x_son ⁽ⁿ⁾＝x _father+R*cos(α_son ⁽ⁿ⁾)；

    y_son ⁽ⁿ⁾＝y _father+R*sin(α_son ⁽ⁿ⁾)；其中，x_father，y_father为父节点的横、纵坐标，x_son ⁽ⁿ⁾，Y_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点的横、纵坐标，R为连接父子节点的线段的长度，α_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点的位置角，位置角α_son ⁽ⁿ⁾依下述公式计算：

    α_son ⁽ⁿ⁾＝α_father-β_father/2+β_son ⁽ⁿ⁾/2         (n＝1)；

    α_son ⁽ⁿ⁾＝α_son ^(n-1)+(β_son ^(n-1)+β_son ⁽ⁿ⁾)/2     (n＞1)；其中，α_father为父节点的位置角，β_father为父节点的扇区角，β_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点的扇区角，扇区角β_son ⁽ⁿ⁾依如下公式计算：

    β_son ⁽ⁿ⁾＝β_father*m_son ⁽ⁿ⁾/m_father；其中，m_son ⁽ⁿ⁾为父节点的第n个子节点所有子树的叶子节点数之和，m_father为父节点所有子树的叶子节点数之和；并：将所有子节点与相应的父节点以线段相连接。

2、如权利要求1所述的网络节点拓扑结构图示方法，其特征在于：设定横坐标和纵坐标的伸缩比分别为R_X、R_Y，再依如下公式根据坐标原点在拓扑结构图中的绝对位置(X₀，Y₀)和通过位置角计算出的节点横、纵坐标值x、y计算其余各节点的绝对位置(X，Y)：

    X＝X₀+x*R_X；

    Y＝Y₀+y*R_Y。

3、如权利要求1或2所述的网络节点拓扑结构图示方法，其特征在于：对于由若干彼此不连通的子树构成的网络结构，将所述根节点设置为以各子树实际根节点为子节点的虚拟父节点，在所述将所有子节点与相应的父节点以线段相连接后，将该虚拟父节点与其子节点间的连接线段删除。

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