1. 简介
Networkx是Python中用于创建、操作和学习复杂网络结构、动态过程和相关功能的软件包。除了在计算机科学中的应用，Networkx还在各个领域广泛应用，包括社会学、物理学、金融学和生物学等。
2. 循环图介绍
在图论中，循环图是一种特殊类型的图，即每个节点都与它的下一个节点连接在一起，最后一个节点的下一个节点指向第一个节点，形成一个环。循环图是一种有趣的数据结构，也有很多实际应用。
2.1 循环图的应用
循环图在计算机科学中的应用非常广泛。例如，循环链表是一种常见的数据结构，用于实现队列等需要循环操作的数据结构；在计算机图形学中，循环图常用于表示和建模环形结构；在图像处理中，循环图也经常用于表示和处理环形信息。
2.2 循环图的创建
通过Networkx可以非常方便地创建循环图。使用nx.cycle_graph()函数即可创建一个指定大小的循环图，该函数的参数为循环图的节点数量。例如，下面的代码创建一个包含5个节点的循环图：
import networkx as nx
G = nx.cycle_graph(5)
3. 循环图实现
接下来，我们将使用Python中的Networkx库创建一个更为复杂的循环图。
3.1 创建图形框架
首先，我们需要导入Networkx库和Matplotlib库，并使用nx.DiGraph()函数创建一个有向图。
import networkx as nx
import matplotlib.pyplot as plt
G = nx.DiGraph()
为了便于观察，我们使用Matplotlib库绘制这个空的循环图。在绘制前需要调用nx.draw_networkx_nodes()函数绘制节点，使得我们可以看到节点的位置。
nx.draw_networkx_nodes(G, pos=nx.circular_layout(G), node_color='blue')
nx.draw_networkx_edges(G, pos=nx.circular_layout(G), edge_color='black')
nx.draw_networkx_labels(G, pos=nx.circular_layout(G), font_size=12, font_family='Arial')
plt.axis('off')
plt.show()
我们使用nx.circular_layout()函数生成一个圆形布局，使得节点呈现一个有序排列。
3.2 添加节点
我们将在循环图中添加一些节点。Networkx中添加节点的函数是add_node()。我们可以在循环中添加若干个节点。
for i in range(20):
G.add_node(i)
这里我们添加了20个节点。
3.3 添加边
接下来，我们将添加边来构建循环图。为了使得图形看起来更加有序，我们将节点按照一定顺序连接。为了达到这个目的，我们需要寻找一种好的方法来自动化生成边。不过，在循环图中，每个节点的前驱和后继节点都是已知的，因此我们可以利用这个信息来自动生成边。
我们定义一个add_edges()函数，用来为指定节点添加边。该函数的输入参数为当前节点和下一个节点的索引值，函数实现如下：
def add_edges(i, j):
G.add_edge(i, j)
for i in range(19):
add_edges(i, i+1)
add_edges(19, 0)
在函数中，我们使用add_edge()函数为指定节点添加一条有向边。使用简单的循环语句，我们可以为相邻的节点添加边，并将最后一个节点的下一个节点的连接关系指向第一个节点，最终形成一个环形关系。
3.4 绘制循环图
所有节点和连接关系都已经添加完成，接下来我们使用前面的代码来绘制循环图。
nx.draw_networkx_nodes(G, pos=nx.circular_layout(G), node_color='blue')
nx.draw_networkx_edges(G, pos=nx.circular_layout(G), edge_color='black')
nx.draw_networkx_labels(G, pos=nx.circular_layout(G),
labels={i:i for i in range(20)},
font_size=10, font_family='Arial')
plt.axis('off')
plt.show()
这里，我们使用nx.draw_networkx_labels()函数为每个节点添加标签，并用nx.circular_layout()生成一个圆形布局，使得图像中的节点按照一定顺序排列。最终，我们得到了一个包含20个节点的循环有向图：
4. 结论
在本文中，我们使用Python中的Networkx库创建了一个包含20个节点的循环图。通过循环语句自动生成边的方式，我们使得每个节点的前驱和后继节点都与之相邻，从而形成了一个环形的结构。虽然本文只介绍了基本的使用方法，但循环图在计算机科学中的应用是非常广泛的，尤其是在数据结构和算法等领域。