一个用于图表可视化和高效力模拟的 Swift 库。
这是一个力导向图，可视化了悲惨世界中人物共同出现的网络。仔细看看动画
Grape_0.3.0.mov
源代码：Miserables.swift。
这与第一个示例中的图相同，在 RealityView 中渲染
Grape_0.3.0_visionOS.mov
源代码：ForceDirectedGraph3D/ContentView.swift。
基于您输入的动态图结构，支持点击和拖动手势，全部在 100 行视图代码内完成。
Grape_0.6.1_Mermaid.mov
源代码：MermaidVisualization.swift
要通过将 Grape 作为包添加到 Xcode 项目中使用它
https://github.com/swiftgraphs/Grape
要在 SwiftPM 项目中使用 Grape，请将其添加到您的 Package.swift 中
dependencies: [
.package(url: "https://github.com/swiftgraphs/Grape", from: "1.1.0")
]
.product(name: "Grape", package: "Grape"),
注意
Grape 模块依赖于 Observation 框架。可以使用社区提供的 shim（例如 swift-perception）进行向后部署。
在 1.0 版本发布之前，Grape 模块可能会在小版本更改中引入破坏性的 API 更改。
ForceSimulation 模块现在在公共 API 方面是稳定的。
Grape 包含 2 个模块
Grape模块允许您在 SwiftUI 视图中创建力导向图。ForceSimulation模块是Grape的底层机制，它可以帮助您创建更复杂或自定义的力模拟。它还包含一个以性能为导向构建的KDTree数据结构，该结构可用于空间分割任务。
有关详细用法，请参阅文档。这里是一个快速示例
import Grape
struct MyGraph: View {
// States including running status, transformation, etc.
// Gives you a handle to control the states.
@State var graphStates = ForceDirectedGraphState()
var body: some View {
ForceDirectedGraph(states: graphStates) {
// Declare nodes and links like you would do in Swift Charts.
NodeMark(id: 0).foregroundStyle(.green)
NodeMark(id: 1).foregroundStyle(.blue)
NodeMark(id: 2).foregroundStyle(.yellow)
Series(0..<2) { i in
LinkMark(from: i, to: i+1)
}
} force: {
.link()
.center()
.manyBody()
}
}
}
请参考文档或展开此部分以了解有关此模块的更多信息。
ForceSimulation 模块主要包含 3 个概念，Kinetics、ForceProtocol 和 Simulation。
Kinetics描述了系统的所有运动状态，即位置、速度、链接连接以及描述系统“活跃”程度的变量alpha。- 力是任何符合
ForceProtocol的类型。 此模块提供了您在力导向图中使用的大多数力。 您也可以创建自己的力。 他们应负责 2 项任务bindKinetics(_ kinetics: Kinetics<Vector>)：绑定到Kinetics。 在大多数情况下，力应保留对Kinetics的引用，以便他们知道在调用apply时要改变什么。apply()：改变Kinetics的状态。 例如，重力应在此函数中添加到每个节点上的速度。
Simulation是一个您与之交互的外壳类，使您能够通过速度 Verlet 积分创建任何维度的模拟。 它管理一个Kinetics和一个符合ForceProtocol的力。 由于Simulation仅存储一种力，因此您有责任将多种力组合成一种。- 另一个数据结构
KDTree用于通过 Barnes-Hut Approximation 加速力模拟。
模拟和力的基本概念可以在这里找到：力模拟 - D3。 您可以通过像这样使用 Simulation 简单地创建模拟
import simd
import ForceSimulation
// assuming you’re simulating 4 nodes
let nodeCount = 4
// Connect them
let links = [(0, 1), (1, 2), (2, 3), (3, 0)]
/// Create a 2D force composited with 4 primitive forces.
let myForce = SealedForce2D {
// Forces are namespaced under `Kinetics<Vector>`
// here we only use `Kinetics<SIMD2<Double>>`, i.e. `Kinetics2D`
Kinetics2D.ManyBodyForce(strength: -30)
Kinetics2D.LinkForce(
stiffness: .weightedByDegree(k: { _, _ in 1.0 }),
originalLength: .constant(35)
)
Kinetics2D.CenterForce(center: .zero, strength: 1)
Kinetics2D.CollideForce(radius: .constant(3))
}
/// Create a simulation, the dimension is inferred from the force.
let mySimulation = Simulation(
nodeCount: nodeCount,
links: links.map { EdgeID(source: $0.0, target: $0.1) },
forceField: myForce
)
/// Force is ready to start! run `tick` to iterate the simulation.
for mySimulation in 0..<120 {
mySimulation.tick()
let positions = mySimulation.kinetics.position.asArray()
/// Do something with the positions.
}
有关更多详细信息，请参见示例。
| 2D simd | ND simd | Metal | |
|---|---|---|---|
| NdTree | ✅ | ✅ | |
| Simulation | ✅ | ✅ | |
| LinkForce | ✅ | ✅ | |
| ManyBodyForce | ✅ | ✅ | |
| CenterForce | ✅ | ✅ | |
| CollideForce | ✅ | ✅ | |
| PositionForce | ✅ | ✅ | |
| RadialForce | ✅ | ✅ | |
| SwiftUI View | ✅ | ||
| Basic Visualization | ✅ | ||
| Gestures | ✅ | ||
| Node Styling | ✅ | ||
| Link Styling | 🚧 | ||
| Animatable Transition | 🚧 |
Grape 使用 simd 来计算位置和速度。目前，对示例图（2D）迭代 120 次需要 ~0.005 秒。（77 个顶点，254 条边，具有多体、中心、碰撞和链接力。在 M1 Max 上发布版本，使用命令 swift test -c release 测试）
对于 3D 模拟，相同的图和相同的配置需要 ~0.008 秒。
重要提示
由于大量使用泛型（某些在调试模式下未专门化），调试版本中的性能比发布版本慢约 100 倍。
根据此测试用例，此软件包中的 BufferedKDTree 比 Apple 的 GameKit 中的 GKQuadtree 快 ~22 倍。 但是，请注意，将 Swift 结构与 NSObject 进行比较是不公平的，并且它们的行为也不同。
该库深受 D3.js（Data-Driven Documents） 的杰出工作的影响。