Como criar nós em diferentes grades unidas por setas?

Question

Eu sou um iniciante em tikz. Estou tentando recriar a imagem abaixo (especialmente a cadeia superior esquerda, superior direita e inferior direita). Eu comecei assim:

\documentclass[tikz]{standalone}
\usepackage{amsmath}
\usetikzlibrary{positioning}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}
  \tikzstyle{tensor} = [circle, inner sep = 0pt, minimum size = 0.2cm]
  \tikzstyle{QTensor} = [tensor, draw, fill=green!50, minimum size = 0.3cm]
  \tikzstyle{delta} = [tensor, draw, fill=red!50, minimum size = 0.4cm]
  \tikzstyle{ellipsisNode} = [tensor, minimum size = 0.7cm]

  % Draw delta tensors
  \foreach \x in {2, 4}
    \foreach \y in {2, 4}
      \node[delta] (\x-\y) at (\x, \y) {};

  % Draw Q tensors
  \foreach \x in {1, 3, 5}
    \foreach \y in {2, 4}
      {
      \node[QTensor] (\x-\y) at (\x, \y) {};
      \node[QTensor] (\y-\x) at (\y, \x) {};
      }

  % Draw ellipsis nodes
  \foreach \x in {0, 6}
    \foreach \y in {2, 4}
    {
    \node[ellipsisNode] (\x-\y) at (\x, \y) {$\cdots$};
    \node[ellipsisNode, rotate = 90] (\y-\x) at (\y, \x) {$\dots$};
    }

  % Connections
  \foreach \x in {0, ..., 5}
    \foreach \y in {2, 4}
    {
    \pgfmathtruncatemacro{\neighbor}{\x + 1};
    \draw (\x-\y) -- (\neighbor-\y);
    \draw (\y-\x) -- (\y-\neighbor);
    }

\end{tikzpicture}
\end{document}

Acho a tarefa assustadora. Não quero acompanhar tantas coordenadas. Preciso usar a biblioteca de posicionamento? Posso usar sistemas de coordenadas relativos a pontos diferentes? Ou posso fazer fotos tikz separadas e juntá-las com uma seta?

Como preciso criar mais algumas imagens desse tipo, estou interessado na solução idiomática e mais sustentável.

Minha saída até agora:

Answer 1

Para pedaços de código tikz que são muito reutilizados, vale a pena definir um picsestilo para ele. O código pode então ser desenhado usando \draw (0,0) pic{<pics name>};. Você pode ler mais sobre isso na seção 18.2 do manual tikz (versão 3.0.1a). Depois de definir as imagens para os componentes repetidos de seus diagramas, é relativamente simples colocá-los onde quiser usando \foreachloops.

Fazendo desta forma você pode produzir as duas imagens a seguir

usando o código:

\documentclass{article}
\usepackage{tikz}

\tikzset{% define pic styles
  pics/array/.style={
       code={\draw(-0.6,0)--+(1.2,0);
             \draw(0,-0.6)--+(0,1.2);
             \draw[fill=red!50] circle[red!50,radius=4pt](0,0);
             \foreach \a in {0.5,-0.5} {
                 \draw[fill=green!50] (0,\a) circle[radius=2pt];
                 \draw[fill=green!50] (\a,0) circle[radius=2pt];
             }
            }
       },
  pics/semiarray/.style={
       code={\draw[rounded corners, fill=yellow!20](-0.45,-0.45) rectangle +(0.9,0.9);
             \draw(-0.6,0)--+(1.2,0); % draw the "axes" over the top of the shading
             \draw(0,-0.6)--+(0,1.2); 
             \draw[fill=red!50] circle[red!50,radius=4pt](0,0);
             \draw[fill=green!50](-0.35,-0.1) -- +(0,0.2) arc(90:-90:0.1) -- cycle; % semicircles
             \draw[fill=green!50](0.35,0.1) -- +(0,-0.2) arc(270:90:0.1) -- cycle;
             \draw[fill=green!50](-0.1,0.35) -- +(0.2,0) arc(0:-180:0.1) -- cycle;
             \draw[fill=green!50](-0.1,-0.35) -- +(0.2,0) arc(0:180:0.1) -- cycle;
             }
       },
}

\begin{document}

\begin{tikzpicture}
    \foreach \x in {0,...,4} {
        \draw[dotted](-0.4,\x)--+(-0.5,0);
        \draw[dotted](4.4,\x)--+(0.5,0);
        \draw[dotted](\x,-0.4)--+(0,-0.5);
        \draw[dotted](\x,4.4)--+(0,0.5);
    }
    \foreach \x in {0,...,4} {
        \foreach \y in {0,...,4} {
           \draw(\x,\y) pic{array};
        }
    }
\end{tikzpicture}
\begin{tikzpicture}
    \foreach \x in {0,...,4} {
        \draw[dotted](-0.4,\x)--+(-0.5,0);
        \draw[dotted](4.4,\x)--+(0.5,0);
        \draw[dotted](\x,-0.4)--+(0,-0.5);
        \draw[dotted](\x,4.4)--+(0,0.5);
    }
    \foreach \x in {0,...,4} {
        \foreach \y in {0,...,4} {
           \draw(\x,\y) pic{semiarray};
        }
    }
\end{tikzpicture}

\end{document}

Observe que as coordenadas dentro dos picscomandos são relativas ao local onde o comando picestá colocado. Os picscomandos também podem receber argumentos (veja, por exemplo,Desenho simples com TikZ).