Verbinden Sie die Eckpunkte eines regulären Polygons mit gekrümmten Pfeilen

Question

Ich habe ein Diagramm, das einfach aus einer Reihe von Knoten besteht, die gleichmäßig um einen Kreis verteilt sind. Wie kann ich die Knoten mit kreisförmigen Pfeilen verbinden?

Nehmen wir beispielsweise an, wir haben ein Fünfeck mit Knoten an jedem Scheitelpunkt. Offensichtlich liegen die Scheitelpunkte des Fünfecks alle auf einem Kreis. Ich möchte die Knoten durch Pfeile verbinden, die „parallel“ zum Kreis verlaufen. (insgesamt sieht es also wie ein Zyklus aus)

Answer 1

Hier ist eine Möglichkeit: Verwenden Sie zwei Knoten vom Typ regular polygon, einen intern und einen extern, beide auf Kreisen platziert.

\documentclass[a4paper,12pt]{article}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{shapes.geometric}

\newcommand{\polygonsides}{5}

\begin{document}
\begin{minipage}[t][0.3\textheight]{0.45\textwidth}
Clockwise [option \texttt{bend left}]:
\begin{flushleft}
\begin{tikzpicture}
% Internal cirlce with polygon
\draw[blue](0,0)circle(1.5cm);
\node[regular polygon, regular polygon sides=\polygonsides, minimum size=3cm, draw, name=x] at (0,0) {};
% Nodes on vertices
\foreach \corner in {1,2,...,\polygonsides}
\node[circle,ball color=blue] at (x.corner \corner){};

% External polygon
\node[regular polygon, regular polygon sides=\polygonsides, minimum size=4cm, draw=none, name=p] at (0,0) {};
% Invisible nodes on vertices
\foreach \corner in {1,2,...,\polygonsides}
\node at (p.corner \corner){};

% Connections
\foreach \source/\destination in {p.corner 1/p.corner 5,p.corner 5/p.corner 4,p.corner 4/p.corner 3,p.corner 3/p.corner 2,p.corner 2/p.corner 1}
\draw[-stealth,shorten <=0.2cm,shorten >=0.2cm,thick,blue](\source)to[bend left](\destination);
\end{tikzpicture}
\end{flushleft}
\end{minipage} 
\begin{minipage}[t][0.3\textheight]{0.55\textwidth}
Counterclockwise [option \texttt{bend right}]:
\begin{flushleft}
\begin{tikzpicture}
% Internal cirlce with polygon
\draw[red](0,0)circle(1.5cm);
\node[regular polygon, regular polygon sides=\polygonsides, minimum size=3cm, draw, name=x] at (0,0) {};
% Nodes on vertices
\foreach \corner in {1,2,...,\polygonsides}
\node[circle,ball color=red] at (x.corner \corner){};

% External polygon

\node[regular polygon, regular polygon sides=\polygonsides, minimum size=4cm, draw=none, name=p] at (0,0) {};

% Nodes on vertices
\foreach \corner in {1,2,...,\polygonsides}
\node at (p.corner \corner){};

% Connections
\foreach \source/\destination in {p.corner 1/p.corner 2,p.corner 2/p.corner 3,p.corner 3/p.corner 4,p.corner 4/p.corner 5,p.corner 5/p.corner 1}
\draw[-stealth,shorten <=0.2cm,shorten >=0.2cm,thick,red](\source)to[bend right](\destination);
\end{tikzpicture}
\end{flushleft}
\end{minipage} 
\end{document}

Ergebnis:

Das äußere Polygon wird nicht gezeichnet, da es nur als Referenz dient, um die Scheitelpunkte, die Start- und Endpunkt der Pfeile sind, richtig festzulegen. Natürlich ist es möglich, die Pfeile näher am Polygon zu platzieren, indem man einen kleineren Radius für dieses äußere Polygon angibt: jetzt beträgt die Entfernung 1cm. Im Folgenden sind zwei Beispiele aufgeführt: Im ersten sind die Pfeile im Uhrzeigersinn und im zweiten gegen den Uhrzeigersinn. Um dies zu erreichen, sind zwei Dinge erforderlich:

• Verwenden von Optionen bend leftfür im Uhrzeigersinn und bend rightgegen den Uhrzeigersinn;
• Verbinden Sie das Paar source/destinationim oder gegen den Uhrzeigersinn. Beachten Sie dabei, dass Knoten und Eckpunkte gegen den Uhrzeigersinn nummeriert sind:

Answer 2

Eine kompakte Version (die Umfangsberechnung wurde nicht automatisiert, da ich nicht sicher bin, ob das gefragt ist)

\documentclass[border=3mm]{standalone}
\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{shapes.geometric,decorations.markings}

\begin{document}
\begin{tikzpicture}[decoration={
    markings,
    mark=between positions 0 and 1 step 2.51376 cm with {\arrow{latex}}
    }
]
\draw[postaction={decorate}] (90:2cm) arc (-270:90:2cm);
\node[draw,red,regular polygon, regular polygon sides=5,minimum height=4cm] {};
\end{tikzpicture}
\end{document}

Answer 3

Im Folgenden verwende ich die Bibliothek shapes.geometric, die eine Form namens definiert, regular polygonsodass Sie eine allgemeine Lösung haben, unabhängig davon, wie viele Seiten das Polygon hat. Ich benötige außerdem ein Hilfsmakro \pgfmathsetlenghtbetweenanchors, das die Länge zwischen zwei Ankern desselben Knotens berechnet.

Um den Bogen zu zeichnen, verwende ich die angegebene SyntaxHierund ich brauche den Winkel zwischen zwei Ecken wie erwähntHier.

\documentclass{standalone}

\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{shapes.geometric}

\begin{document}

\makeatletter
\def\pgfmathsetlenghtbetweenanchors#1#2#3#4{%
  % #1: length
  % #2: node
  % #3: first anchor
  % #4: second anchor
  \pgfpointdiff{%
    \pgfpointanchor{#2}{#3}}{%
    \pgfpointanchor{#2}{#4}}%
  \pgfmathparse{veclen(\pgf@x,\pgf@y)}%
  #1=\pgfmathresult pt}
\makeatother

\newlength\nagonradius

\begin{tikzpicture}
  \def\nsides{5}%
  \node[regular polygon,
        regular polygon sides = \nsides,
        draw,
        rotate=25,
        minimum size = 3cm] (\nsides-agon) {};

  \pgfmathsetlenghtbetweenanchors\nagonradius{\nsides-agon}{center}{%
    corner 2}% 
  \foreach \n [remember = \n as \m (initially \nsides)] in
    {1,...,\nsides} {%
      \pgfmathanglebetweenpoints{%
        \pgfpointanchor{\nsides-agon}{center}}{%
        \pgfpointanchor{\nsides-agon}{corner \m}}%
      \let\anglem\pgfmathresult
      \pgfmathanglebetweenpoints{%
        \pgfpointanchor{\nsides-agon}{center}}{%
        \pgfpointanchor{\nsides-agon}{corner \n}}%
      \let\anglen\pgfmathresult
      \ifdim\anglen pt < \anglem pt
        \pgfmathparse{\anglen + 360}%
        \let\anglen\pgfmathresult
      \fi
      \draw[->,red] ([shift={(\anglem:\nagonradius)}]\nsides-agon.center) arc
        (\anglem:\anglen:\nagonradius);} 

\end{tikzpicture}

\begin{tikzpicture}
  \def\nsides{7}%
  \node[regular polygon,
        regular polygon sides = \nsides,
        draw,
        rotate=25,
        minimum size = 3cm] (\nsides-agon) {};

  \pgfmathsetlenghtbetweenanchors\nagonradius{\nsides-agon}{center}{%
    corner 2}% 
  \foreach \n [remember = \n as \m (initially \nsides)] in
    {1,...,\nsides} {%
      \pgfmathanglebetweenpoints{%
        \pgfpointanchor{\nsides-agon}{center}}{%
        \pgfpointanchor{\nsides-agon}{corner \m}}%
      \let\anglem\pgfmathresult
      \pgfmathanglebetweenpoints{%
        \pgfpointanchor{\nsides-agon}{center}}{%
        \pgfpointanchor{\nsides-agon}{corner \n}}%
      \let\anglen\pgfmathresult
      \ifdim\anglen pt < \anglem pt
        \pgfmathparse{\anglen + 360}%
        \let\anglen\pgfmathresult
      \fi
      \draw[->,red] ([shift={(\anglem:\nagonradius)}]\nsides-agon.center) arc
        (\anglem:\anglen:\nagonradius);} 

\end{tikzpicture}


\end{document}

Answer 4

Hier ist eine Lösung mit arc:

Und der Code:

\documentclass{standalone}
\usepackage{tikz}
\pgfmathsetmacro{\radius}{2}
\begin{document}
\foreach \nbn in {3,5,7,9}{
  \begin{tikzpicture}
    \pgfmathsetmacro{\angle}{360/\nbn}
    % center
    \node {\nbn{} nodes};
    % draw nodes
    \foreach \i in {1,...,\nbn}{
      \node at (\angle*\i:\radius) {$N_\i$};
    }
    % draw arrows (clockwise)
    \foreach \i in {1,...,\nbn}{
      \draw[-latex,very thick,red!50!black]
      ({\angle*(\i+.2)}:\radius-.2)
      arc (\angle*(\i+.2):\angle*(\i+1-.2):\radius-.2);
    }

    % draw arrows (anticlockwise)
    \foreach \i in {1,...,\nbn}{
      \draw[-latex,very thick,green!50!black]
      ({\angle*(\i-.2)}:\radius+.2)
      arc (\angle*(\i-.2):\angle*(\i-1+.2):\radius+.2);
    }
  \end{tikzpicture}
}
\end{document}