重み付き隣接行列の作り方

Question

ネットワーク分析を実施したいのですが、
以下のようなDataFrameを作成したあとに、
重み付き隣接行列に変換する方法がどうしてもわかりません。

import pandas as pd

# 二次元データのリストを作成
list = [
[1, 4, 15], 
[1, 5, 30],
[1, 6, 30], 
[2, 7, 20], 
[3, 8, 15], 
[1, 4, 20]]

# DataFrameに格納
df = pd.DataFrame(list)

# カラムを追加
df.columns = ['node_1','node_2','weight']

df

上記を実行すると、以下のDataFrameが作成されます。

これを、重み付き隣接行列に変換するにはどのようなcodeを実行すれば良いのでしょうか。

Answer 1

すべての値が0の行列を作って、辺がある成分だけ重みを加算していけばよいと思います。

import pandas as pd

df = pd.DataFrame(
    [[1, 4, 15], [1, 5, 30], [1, 6, 30], [2, 7, 20], [3, 8, 15], [1, 4, 20]],
    columns=["node_1", "node_2", "weight"],
)

name_to_node = {name: i for i, name in enumerate(np.unique(df[["node_1", "node_2"]].values))}
n_nodes = len(name_to_node)
A = np.zeros((n_nodes, n_nodes))

for row in df.itertuples():
    n1 = name_to_node[row.node_1]
    n2 = name_to_node[row.node_2]
    A[n1, n2] += row.weight
    A[n2, n1] += row.weight

print(A)

[[ 0.  0.  0. 35. 30. 30.  0.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  0.  0. 20.  0.]
 [ 0.  0.  0.  0.  0.  0.  0. 15.]
 [35.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [30.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [30.  0.  0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [ 0. 20.  0.  0.  0.  0.  0.  0.]
 [ 0.  0. 15.  0.  0.  0.  0.  0.]]

Comments

[color_8]

tiitoiさん
早速有難うございます。

出力結果について、2点追加で質問させていただけますでしょうか。

1点目
・ユーザーは1〜8の8名しかいないのに、9列＊9行の行列の隣接行列になっていますが、
　1行目と1列目はindexとcolumnのようにならないのでしょうか。
　もしくは、0行目として判定されていませんでしょうか。

2点目
・右上の35, 30, 30に対応する数値が、1列目に入っていないようですが、
　隣接行列の場合、ここにも同じ数値が入らないのでしょうか。

もし分かるようでしたら教えてください。

[tiitoi]

コードを修正しました。

> 隣接行列の場合、ここにも同じ数値が入らないのでしょうか。

質問に有向グラフなのか無向グラフなのか書かれていなかったため、修正前のコードでは有向きグラフと仮定してコードを書きました。

[color_8]

tiitoiさん
有難うございます！
すみません、説明不足でした。はい、無向グラフを意図しておりました。
出力結果は、想像していたものでした！