2025/12/28 18:04:07
网站建设
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当下有不少主流工具可用于绘制流程框图#xff0c;例如大家熟知的 Visio#xff0c;或是 WPS 内置的流程图功能。近期我在撰写《机器学习高阶 2 项目实战》系列博客时#xff0c;恰好需要用 Python 实现流程图绘制 —— 这便是我动笔写下本篇内容的契机。
在…引言当下有不少主流工具可用于绘制流程框图例如大家熟知的 Visio或是 WPS 内置的流程图功能。近期我在撰写《机器学习高阶 2 项目实战》系列博客时恰好需要用 Python 实现流程图绘制 —— 这便是我动笔写下本篇内容的契机。在 Python 中使用 Graphviz 的核心是 “用代码定义图的节点 / 连接调用 Graphviz 工具自动排版渲染”步骤分为环境准备和代码使用两部分下面详细说明。一、先做好环境准备必做Graphviz 需要 “Python 库 系统工具” 配合使用安装 Python 的 graphviz 库打开命令提示符执行python -m pip install graphviz如下是使用Pycharm这个IDE在终端输入指令的图片2.安装系统级 Graphviz 工具下载对应系统的安装包Graphviz 官方下载页Windows 选win64.exe安装包安装时勾选 “Add to PATH”或手动将安装目录的bin文件夹如C:\Program Files\Graphviz\bin添加到系统环境变量Path如下是安装Graphviz 工具的教程下面的选项“Do not add Graphviz to the system PATH”不将 Graphviz 添加到系统 PATH 中“Add Graphviz to the system PATH for all users”为电脑上的所有用户将 Graphviz 添加到系统 PATH 中“Add Graphviz to the system PATH for current user”当前已选中只为当前登录的用户将 Graphviz 添加到系统 PATH 中复选框 “Create Graphviz Desktop Icon”创建 Graphviz 的桌面图标底部的 “Nullsoft Install System v3.06.1” 是这个安装程序的工具名称和版本下方的 “上一步 (P)”“下一步 (N)”“取消 (C)” 是对应的操作按钮安装路径的选择安装成功后的界面验证重启终端后执行dot -V能显示版本号则成功。二、Python 中使用 Graphviz 的基础步骤以 “画一个简单流程图” 为例核心流程是初始化图 → 添加节点 → 添加连接边 → 渲染输出。步骤 1初始化图先创建一个Digraph对象表示 “有向图”适合流程图可配置布局、字体等from graphviz import Digraph # 初始化有向图设置布局方向TB从上到下、中文支持 dot Digraph( graph_attr{rankdir: TB, fontname: SimHei}, # TB从上到下布局SimHei支持中文 node_attr{shape: rect, style: filled, fillcolor: #f0f8ff} # 节点样式矩形、浅蓝色填充 )步骤 2添加节点用dot.node(节点ID, 节点显示文本)添加节点ID 是代码中区分节点的标识文本是图中显示的内容# 添加节点ID分别为start、step1、step2、end dot.node(start, 开始) dot.node(step1, 执行任务A) dot.node(step2, 执行任务B) dot.node(end, 结束)步骤 3添加连接边用dot.edge(起点ID, 终点ID)定义节点之间的连接# 连接节点start → step1 → step2 → end dot.edge(start, step1) dot.edge(step1, step2) dot.edge(step2, end)步骤 4渲染输出用render()生成图片文件支持 PNG、PDF 等格式viewTrue会自动打开图片# 生成PNG图片文件名为simple_flow dot.render(simple_flow, formatpng, viewTrue) print(流程图已生成simple_flow.png)三、进阶自定义样式可选可以调整节点颜色、边的样式、添加标签等比如from graphviz import Digraph dot Digraph(graph_attr{rankdir: TB, fontname: SimHei}) # 自定义节点样式 dot.node(a, 重要节点, fillcolor#ffcccc, stylefilled) # 红色填充 dot.node(b, 普通节点, fillcolor#f0f8ff, stylefilled) # 自定义边加标签、虚线样式 dot.edge(a, b, label依赖关系, styledashed, color#666666) dot.render(custom_style, formatpng, viewTrue)常用场景示例除了流程图还可以画树形结构、依赖图等比如画一个二叉树from graphviz import Digraph dot Digraph(graph_attr{rankdir: TB, fontname: SimHei}) dot.node(root, 根节点) dot.node(left, 左子节点) dot.node(right, 右子节点) dot.edge(root, left) dot.edge(root, right) dot.render(binary_tree, formatpng, viewTrue)四、项目实战这段代码是一个Graphviz 环境诊断工具专门用于在 Windows 系统中自动检测 Graphviz 的安装、配置及可用性问题解决用户在使用 Python 调用 Graphviz 时常见的报错如找不到 dot.exe、环境变量未配置、Python 库未安装等。它不仅能定位问题还会给出明确的修复提示并通过实际测试验证 Graphviz 是否能正常工作。# 诊断脚本diagnose.py import os import sys import subprocess def check_python_version(): print(fPython 版本: {sys.version}) print() def check_graphviz_installation(): print(检查 Graphviz 安装...) # 检查常见安装路径 possible_paths [ rC:\Program Files\Graphviz\bin, rC:\Program Files (x86)\Graphviz\bin, rC:\Graphviz\bin, ] found False for path in possible_paths: dot_exe os.path.join(path, dot.exe) if os.path.exists(dot_exe): print(f✓ 找到 Graphviz: {path}) found True # 测试版本 try: result subprocess.run([dot_exe, -V], capture_outputTrue, textTrue, timeout5) if result.returncode 0: print(f Graphviz 版本: {result.stdout.strip()}) else: print(f ✗ 无法获取版本信息) except: print(f ✗ 无法执行 dot 命令) if not found: print(✗ 未找到 Graphviz) print() print(请安装 Graphviz:) print(1. 访问 https://graphviz.org/download/) print(2. 下载 Windows 版本) print(3. 安装时务必勾选 Add Graphviz to the system PATH for all users) return found def check_python_packages(): print(\n检查 Python 包...) packages [graphviz] for package in packages: try: if package graphviz: import graphviz version graphviz.__version__ if hasattr(graphviz, __version__) else 未知 print(f✓ {package}: {version}) else: __import__(package) print(f✓ {package}: 已安装) except ImportError: print(f✗ {package}: 未安装) if package graphviz: print( 运行: pip install graphviz) def check_path_environment(): print(\n检查 PATH 环境变量...) path os.environ.get(PATH, ) path_dirs path.split(os.pathsep) graphviz_found False for dir_path in path_dirs: if graphviz in dir_path.lower() and os.path.exists(os.path.join(dir_path, dot.exe)): print(f✓ Graphviz 在 PATH 中: {dir_path}) graphviz_found True if not graphviz_found: print(✗ Graphviz 不在 PATH 中) return graphviz_found def run_simple_test(): print(\n运行简单测试...) # 创建最简单的图表 dot_source digraph G { A - B; A - C; B - D; C - D; } # 保存为 .dot 文件 with open(test_graph.dot, w) as f: f.write(dot_source) print(✓ 已创建测试文件: test_graph.dot) # 尝试使用 dot 命令转换 try: result subprocess.run( [dot, -Tpng, -otest_graph.png, test_graph.dot], capture_outputTrue, textTrue, timeout10 ) if result.returncode 0: print(✓ 成功生成 test_graph.png) if os.path.exists(test_graph.png): print(f 文件大小: {os.path.getsize(test_graph.png)} 字节) return True else: print(f✗ 生成失败: {result.stderr}) return False except FileNotFoundError: print(✗ 找不到 dot 命令) return False except Exception as e: print(f✗ 测试失败: {e}) return False if __name__ __main__: print( * 60) print(Graphviz 诊断工具) print( * 60) check_python_version() path_ok check_path_environment() install_ok check_graphviz_installation() check_python_packages() if install_ok: test_ok run_simple_test() if test_ok: print(\n * 60) print(✓ 所有检查通过) print( * 60) else: print(\n * 60) print(✗ 测试失败请检查 Graphviz 安装) print( * 60) else: print(\n * 60) print(✗ 请先安装 Graphviz) print( * 60)代码采用模块化设计将诊断逻辑拆分为多个独立函数按“基础环境→配置检查→软件安装→依赖库→实际功能测试”的故障排查逻辑逐步执行既符合开发者排查问题的思维习惯也让代码结构清晰、易维护。功能模块拆分每个函数负责单一诊断任务函数名核心功能check_python_version打印当前 Python 版本排查 Python 版本兼容性问题基础环境检查check_path_environment检查系统PATH环境变量中是否包含 Graphviz 的bin目录关键配置检查check_graphviz_installation遍历 Windows 系统中 Graphviz 的常见安装路径检测是否安装了 Graphviz并尝试获取版本信息check_python_packages检查 Python 的graphviz库是否安装及版本依赖库检查run_simple_test创建简单的 dot 文件调用dot命令生成 PNG 图片验证 Graphviz 实际功能是否可用关键设计细节自动化路径检测check_graphviz_installation函数预设了 Windows 系统中 Graphviz 的常见安装路径如C:\Program Files\Graphviz\bin无需用户手动指定提升易用性。友好的用户反馈使用✓/✗符号直观显示检查结果失败时给出具体的解决步骤如 Graphviz 下载地址、安装时勾选 PATH 的提示新手能直接参考。异常处理与健壮性在执行subprocess调用如dot -V、生成图片时加入异常捕获避免脚本因个别错误崩溃确保诊断流程能完整执行。实际功能验证不只是停留在 “配置检查” 层面run_simple_test函数会创建测试文件并尝试生成图片确保 Graphviz 能真正工作而非仅表面配置正确。执行逻辑串联在主程序中按顺序执行所有诊断函数先检查基础环境再验证实际功能最后根据检查结果给出最终结论如 “所有检查通过” 或 “请先安装 Graphviz”。控制台的结果运行结果五、常见的错误解决方式选择 “Add Graphviz to the system PATH for current user” 本身是没问题的但直接去 PyCharm 运行代码大概率会仍报错—— 核心原因是PyCharm 启动时会读取当时的系统环境变量而你是安装 Graphviz 后才添加的 PATH已打开的 PyCharm 还没加载到新的环境变量。解决办法很简单先完全关闭 PyCharm包括后台进程重新打开 PyCharm再运行代码。如下PyCharm 里检查环境变量是否已经包含了 Graphviz 的路径方法 1用代码直接打印系统 PATH最直观你可以在 PyCharm 里新建一个临时 Python 文件运行以下代码直接查看系统 PATH 中是否包含 Graphviz 的bin目录比如C:\Program Files\Graphviz\binimport os # 获取系统的PATH环境变量 system_path os.environ.get(PATH, ) # 按分号分割PATH里的所有路径 path_list system_path.split(;) # 打印所有路径或筛选包含Graphviz的路径 print(系统PATH中包含的路径) for path in path_list: if Graphviz in path: # 筛选Graphviz相关路径 print(f找到Graphviz路径{path})如果运行后输出了类似“找到Graphviz路径C:\Program Files\Graphviz\bin”的内容说明 PATH 已包含如果没有输出说明环境变量还没加载到 PyCharm 中需要重启 PyCharm方法 2通过 PyCharm 的 “运行配置” 查看环境变量步骤如下打开 PyCharm点击顶部菜单栏的Run运行→ Edit Configurations编辑配置在弹出的窗口中选择你当前运行代码对应的配置比如 Python 脚本的配置找到右侧的Environment variables环境变量选项点击它旁边的文件夹图标或 “...” 按钮在新窗口中找到PATH变量点击展开它的内容查看列表中是否包含 Graphviz 的bin目录。补充说明如果检查后发现 PATH 里没有 Graphviz 路径只需完全关闭 PyCharm包括后台进程再重新打开PyCharm 会重新加载系统环境变量此时再检查就能看到了。