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绘制回声状态网络

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绘制回声状态网络

我已经问过一个问题以环形形式绘制节点但这个似乎更加复杂。

有没有一种“简单的方法”可以在 LaTeX 中绘制这样的网络？

在此处输入图片描述

它不必看起来像这样，但应该类似于插图。

答案1

这里有一段代码片段，我认为它说明了创建所需插图的要点。

提醒一下：我在代码中作弊了一点（因为我很懒）。我会试着解释一下作弊以及您需要做什么来避免它们或者利用它们。

但首先，这里有一个您想要的插图的部分示例：

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc}
\usetikzlibrary{hobby}
\usetikzlibrary{arrows.meta}

\makeatletter
\let\@xp\expandafter
\newcommand\xtractp{\ae@xtractp}
\def\ae@xtractp#1(#2){\def#1{#2}}

%% command to assist in drawing parallel lines out of nodes
\newcommand\shiftdraw{\ae@shiftdraw}
\def\ae@shiftdraw[shift by=#1,#2] (#3) -- (#4);{%%
      \path let \p1=($(#4)-(#3)$),
                \n1={atan(\y1/\x1)},
                \n2={\n1+180},
                \n3={\n1+90},
                \n4={#1*cos(\n3)},
                \n5={#1*sin(\n3)}
            in
            [draw,#2] ([yshift=\n5,xshift=\n4]#3.\n1) -- ([yshift=\n5,xshift=\n4]#4.\n2);
}

%% commands to assist in drawing the blob
\newcommand\drawblob{\ae@blob}
\def\set@path#1\@nil#2\@nil{\path#2#1;}
\def\ae@blob#1{%%
  \let\ae@blob@path\relax{}%%
  \foreach \myn in {1,...,#1}
  {
    \ifx\ae@blob@path\relax
      \xdef\ae@blob@path{(b\myn)}%%
    \else
      \xdef\ae@blob@path{\ae@blob@path .. (b\myn)}%%
    \fi
   %%\node (N\myn) at (b\myn) {N\myn};
  }
  \@xp\set@path\ae@blob@path\@nil[draw,use Hobby shortcut,closed=true,fill=gray!80,opacity=0.90]\@nil}

\makeatother

\begin{document}

\begin{tikzpicture}[cn/.style={draw,circle,inner sep=2.5pt,outer sep=1.75pt},>=Stealth]

  \node (win) at (-2.5,0.75) {};
  \node (yn) at (8,2)  {yn};
  \path (yn) -- ++(1,0)   node[draw,circle] (E)    {$-$}  
             -- ++(0,3)   node              (yt)   {yt}    
             -- ++(-1,-1) node              (wout) {wout};

  \def\myc{0}
  \foreach \myq in {(0,0),
                    (0.5,2), 
                    (1,3),
                    (2,3.5),
                    (4,3),
                    (3.5,1),
                    (3.7,-1),
                    (2,-0.5)}
  {
     \expandafter\xtractp\expandafter\myp\myq    
     \xdef\myc{\number\numexpr\myc+1}
     \coordinate (c\myc) at (\myp);
     \coordinate (b\myc) at ($(\myp)!-0.6cm!(2,1)$);
     %% \draw[->] (2,1) -- (b\myc);
  }

  %% drawing
  \draw[line width=4pt,black!80,->] (win) to[out=30,in=150] (yn);

  \drawblob{8}

  \foreach \myp in {-1,0,1}
  {
    \node[inner sep=2.5pt,outer sep=1.75pt,draw,circle] (LN\myp) at (-3,\myp) {};
    \draw[gray,->] (LN\myp) -- ++(30:1.35cm);
    \draw[gray,->] (LN\myp) -- ++(-30:1.35cm);
  }

  \draw[->] (yt) -- (E);
  \draw[->] (E) -- ++(0,-2) -- ++(-3,0) -- (wout);


  \foreach \myc in {1,...,8}
  {
     \node[circle,inner sep=2.5pt,outer sep=1.75pt,draw] (n\myc) at (c\myc) {};
  }

  \draw[looseness=8,->] (n2) to[out=100,in=160] (n2);
  \draw[->] (n2) -- (n3);
  \shiftdraw[shift by=2pt,->] (n3) -- (n4);
  \shiftdraw[shift by=-2pt,<-] (n3) -- (n4);

\end{tikzpicture}

\end{document}

在此处输入图片描述

在 LaTeX 中绘制插图时，您有几种选择。我最喜欢的两个选择是TikZ和pstricks。这里的一切都可以使用 来完成 TikZ。TikZ和pstricks都是套房软件包，提供强大的功能。因此，学习曲线也随之而来。选择一种，坚持使用，并学好它。除非你想让自己的头脑爆炸，否则我不建议在两者之间切换：它们有相似的方法、略有不同的理念以及微妙但突出的语法差异。两者都有很好的文档。但的文档pstricks分布在多个文件中。的文档TikZ大体上都包含在一个 pdf 文档中。

一切都是在tikzpicture环境中绘制的。

您想要在图片中完成的大部分操作都可以通过创建nodes和/或coordinates和drawing在paths它们之间实现。

Acoordinate和非常相似。将 a 视为无量纲的node很有用 。 具有一些复杂的解剖结构。与上述示例相关，具有以下特征：coordinatenodenodesnodes

  • shape
  • inner sep
  • outer sep

shapea 的默认值node是 a rectangle。

您首先应该注意到的tikzpicture是这一行：

\begin{tikzpicture}[cn/.style={draw,circle,inner sep=2.5pt,outer sep=1.75pt},>=Stealth]

我在这里做两件事。

  • cn是自定义节点 style我所创造的。

这样可以节省时间，并允许快速轻松地进行更改（如果需要）。对于自定义节点我设置了上面提到的三个功能。我还添加了draw 一个命令，用于显示节点的形状。

我在这一行中所做的是设置整个图片中使用的箭头类型。我正在使用Stealth，因此我必须加载TikZ 库arrows.meta。（我没有使用这个库的其他功能。）

我让你阅读了语法文档nodes（它比我在这里建议的要复杂一些）。但这是我在这里使用的语法：

\node (<node-name>) at (<node location>) {<node content>};

这里绝对必要的是<node content>。您可以将括号留空，但必须提供它们。另请注意，所有TikZ命令都以 结尾;。<node location>可以是笛卡尔坐标(x,y)、极坐标或另一个或(angle:radius)的名称。nodecoordinate

我做的前两件事是创建两个名为win和的节点yn；我只为节点yn提供内容。

接下来你会看到一个\path。路径是图片中大部分内容的支柱TikZ。（事实上，节点和坐标只是特定类型的路径。）我使用命令\path来帮助创建图片右侧的三角形路径

在此处输入图片描述

\draw[->] (yt) -- (E);
\draw[->] (E) -- ++(0,-2) -- ++(-3,0) -- (wout);

路径上的点通过 连接--。这个++符号允许我应用向量到先前绘制的点来移动刷子到下一个点。沿着这条路径，我定义了三个节点：E、yt和wout。

下一段代码可能比必要的要复杂一些，但我很懒（如上所述）。我想在图片中间创建 blob。为此，我使用库TikZ。hobby（如上所述，几乎所有TikZ套件都在其手册中进行了说明。 hobby是此规则的一个例外。它的文档位于其中，hobby_doc您可以使用 访问texdoc。）

这里发生了几件事。我使用循环\foreach来循环遍历 blob 中包含的点的坐标。问题是宏\coordinate会查找明确写入的(和)。因此，我编写了一个宏，，从括号内\xtractp提取x和坐标并将它们分配给。您不必使用这部分代码。您所要做的就是为 blob 中的每个点创建坐标，如下所示y\myp

\coordinate (c1) at (0,0);  
\coordinate (c2) at (0.5,2);
\coordinate (c3) at (1,3);

我们希望斑点在这些点周围形成边框，因此我选择了(2,1)斑点中间的任意点作为参考来创建斑点的边框点。

\coordinate (b1) at ($(c1)!-0.6cm!(2.1)$)
\coordinate (b2) at ($(c2)!-0.6cm!(2.1)$)

该语法($(<point a>)!<dim>!(<point b>)$)来自TikZ库 calc。这告诉在距离 处沿TikZ形成的向量创建一个新点 。<point b> - <point a><dim><point a>

然后我画出斑点。这里我真的很作弊。我创建了一个宏来处理绘制斑点的代码。用手写的话，你需要做的是：

\path[draw,use Hobby shortcut,closed=true,fill=gray!80,opacity=0.90]
     (b1) .. (b2) .. (b3) .. (b4) .. (b5) .. (b6) .. (b7) .. (b8);

该语法在库的文档中有解释hobby。

在此处输入图片描述

实际上，在绘制 blob 之前，我会从节点win到画一条线yn。顺序对于获得覆盖效果很重要。此外，这也是我opacity=0.90在绘制 blob 时设置 的原因。

在此处输入图片描述

在下一段代码中，我在左侧绘制了交叉箭头。我使用循环\foreach来实现这一点。我还使用了 ++和极坐标来使箭头指向正确的方向。

在此处输入图片描述

我认为，除了最后四行之外，其余代码都是相当不言而喻的：

  \draw[looseness=8,->] (n2) to[out=100,in=160] (n2);
  \draw[->] (n2) -- (n3);
  \shiftdraw[shift by=2pt,->] (n3) -- (n4);
  \shiftdraw[shift by=-2pt,<-] (n3) -- (n4);

这些线用于绘制斑点中圆圈之间的连接。

在此处输入图片描述

  \draw[looseness=8,->] (n2) to[out=100,in=160] (n2);

绘制从圆圈开始并指向圆圈的箭头。使用 来looseness创建更紧密和更松散的循环。

在最后两行中，我创建了另一个宏来创建节点之间的平行箭头。您可能想要使用这个宏。这里的语法相当强大。我建议您在手册中阅读此语法 TikZ。

\newcommand\shiftdraw{\ae@shiftdraw}
\def\ae@shiftdraw[shift by=#1,#2] (#3) -- (#4);{%%
      \path let \p1=($(#4)-(#3)$),
                \n1={atan(\y1/\x1)},
                \n2={\n1+180},
                \n3={\n1+90},
                \n4={#1*cos(\n3)},
                \n5={#1*sin(\n3)}
            in
            [draw,#2] ([yshift=\n5,xshift=\n4]#3.\n1) -- ([yshift=\n5,xshift=\n4]#4.\n2);
}

我伪造的此命令开头的关键字。换句话说，你必须 将shift by=紧跟在 后面的文本作为\shiftdraw[。此外，无论您是否要将可选命令传递给路径，都必须在第一个参数后加上逗号。

inner sep关于和的最后一点outer sep。

创建inner sep一个最低限度节点的大小。如果节点的内容太大而无法容纳在最低限度size，TikZ将扩大节点的大小。

outer sep有点晦涩，但对于这个问题来说却非常突出。它outer sep允许箭头接近节点的绘制边框，但不能直接到达。

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