C So „zeichnen“ Sie einen Binärbaum auf die Konsole [geschlossen]

Welche Algorithmen können verwendet werden, um einen Binärbaum in der Konsole zu zeichnen? Der Baum ist in C implementiert. Beispielsweise würde eine BST mit den Nummern: 2 3 4 5 8 in der Konsole wie folgt angezeigt:

Schauen Sie sich das Drucken von Binärbäumen in Ascii an

Von @AnyOneElse Pastbin unten:

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!Code originally from /http://www.openasthra.com/c-tidbits/printing-binary-trees-in-ascii/
!!! Just saved it, cause the website is down.
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
Printing Binary Trees in Ascii

Here we are not going to discuss what binary trees are (please refer this, if you are looking for binary search trees), or their operations but printing them in ascii.

The below routine prints tree in ascii for a given Tree representation which contains list of nodes, and node structure is this

    struct Tree 
    {
      Tree * left, * right;
      int element;
    };

This pic illustrates what the below routine does on canvas..
ascii tree

Here is the printing routine..

    b5855d39a6b8a2735ddcaa04a404c125001 

Auxiliary routines..

    //This function prints the given level of the given tree, assuming
    //that the node has the given x cordinate.
    void print_level(asciinode *node, int x, int level) 
    {
      int i, isleft;
      if (node == NULL) return;
      isleft = (node->parent_dir == -1);
      if (level == 0) 
      {
        for (i=0; i<(x-print_next-((node->lablen-isleft)/2)); i++) 
        {
          printf(" ");
        }
        print_next += i;
        printf("%s", node->label);
        print_next += node->lablen;
      } 
      else if (node->edge_length >= level) 
      {
        if (node->left != NULL) 
        {
          for (i=0; i<(x-print_next-(level)); i++) 
          {
            printf(" ");
          }
          print_next += i;
          printf("/");
          print_next++;
        }
        if (node->right != NULL) 
        {
          for (i=0; i<(x-print_next+(level)); i++) 
          {
            printf(" ");
          }
          print_next += i;
          printf("\\");
          print_next++;
        }
      } 
      else 
      {
        print_level(node->left, 
                    x-node->edge_length-1, 
                    level-node->edge_length-1);
        print_level(node->right, 
                    x+node->edge_length+1, 
                    level-node->edge_length-1);
      }
    }


    //This function fills in the edge_length and 
    //height fields of the specified tree
    void compute_edge_lengths(asciinode *node) 
    {
      int h, hmin, i, delta;
      if (node == NULL) return;
      compute_edge_lengths(node->left);
      compute_edge_lengths(node->right);

      /* first fill in the edge_length of node */
      if (node->right == NULL && node->left == NULL) 
      {
        node->edge_length = 0;
      } 
      else 
      {
        if (node->left != NULL) 
        {
          for (i=0; i<node->left->height && i < MAX_HEIGHT; i++) 
          {
            rprofile[i] = -INFINITY;
          }
          compute_rprofile(node->left, 0, 0);
          hmin = node->left->height;
        } 
        else 
        {
          hmin = 0;
        }
        if (node->right != NULL) 
        {
          for (i=0; i<node->right->height && i < MAX_HEIGHT; i++) 
          {
            lprofile[i] = INFINITY;
          }
          compute_lprofile(node->right, 0, 0);
          hmin = MIN(node->right->height, hmin);
        } 
        else 
        {
          hmin = 0;
        }
        delta = 4;
        for (i=0; i<hmin; i++) 
        {
          delta = MAX(delta, gap + 1 + rprofile[i] - lprofile[i]);
        }

        //If the node has two children of height 1, then we allow the
        //two leaves to be within 1, instead of 2 
        if (((node->left != NULL && node->left->height == 1) ||
              (node->right != NULL && node->right->height == 1))&&delta>4) 
        {
          delta--;
        }

        node->edge_length = ((delta+1)/2) - 1;
      }

      //now fill in the height of node
      h = 1;
      if (node->left != NULL) 
      {
        h = MAX(node->left->height + node->edge_length + 1, h);
      }
      if (node->right != NULL) 
      {
        h = MAX(node->right->height + node->edge_length + 1, h);
      }
      node->height = h;
    }

    asciinode * build_ascii_tree_recursive(Tree * t) 
    {
      asciinode * node;

      if (t == NULL) return NULL;

      node = malloc(sizeof(asciinode));
      node->left = build_ascii_tree_recursive(t->left);
      node->right = build_ascii_tree_recursive(t->right);

      if (node->left != NULL) 
      {
        node->left->parent_dir = -1;
      }

      if (node->right != NULL) 
      {
        node->right->parent_dir = 1;
      }

      sprintf(node->label, "%d", t->element);
      node->lablen = strlen(node->label);

      return node;
    }


    //Copy the tree into the ascii node structre
    asciinode * build_ascii_tree(Tree * t) 
    {
      asciinode *node;
      if (t == NULL) return NULL;
      node = build_ascii_tree_recursive(t);
      node->parent_dir = 0;
      return node;
    }

    //Free all the nodes of the given tree
    void free_ascii_tree(asciinode *node) 
    {
      if (node == NULL) return;
      free_ascii_tree(node->left);
      free_ascii_tree(node->right);
      free(node);
    }

    //The following function fills in the lprofile array for the given tree.
    //It assumes that the center of the label of the root of this tree
    //is located at a position (x,y).  It assumes that the edge_length
    //fields have been computed for this tree.
    void compute_lprofile(asciinode *node, int x, int y) 
    {
      int i, isleft;
      if (node == NULL) return;
      isleft = (node->parent_dir == -1);
      lprofile[y] = MIN(lprofile[y], x-((node->lablen-isleft)/2));
      if (node->left != NULL) 
      {
        for (i=1; i <= node->edge_length && y+i < MAX_HEIGHT; i++) 
        {
          lprofile[y+i] = MIN(lprofile[y+i], x-i);
        }
      }
      compute_lprofile(node->left, x-node->edge_length-1, y+node->edge_length+1);
      compute_lprofile(node->right, x+node->edge_length+1, y+node->edge_length+1);
    }

    void compute_rprofile(asciinode *node, int x, int y) 
    {
      int i, notleft;
      if (node == NULL) return;
      notleft = (node->parent_dir != -1);
      rprofile[y] = MAX(rprofile[y], x+((node->lablen-notleft)/2));
      if (node->right != NULL) 
      {
        for (i=1; i <= node->edge_length && y+i < MAX_HEIGHT; i++) 
        {
          rprofile[y+i] = MAX(rprofile[y+i], x+i);
        }
      }
      compute_rprofile(node->left, x-node->edge_length-1, y+node->edge_length+1);
      compute_rprofile(node->right, x+node->edge_length+1, y+node->edge_length+1);
    }

Here is the asciii tree structure…

    struct asciinode_struct
    {
      asciinode * left, * right;

      //length of the edge from this node to its children
      int edge_length; 

      int height;      

      int lablen;

      //-1=I am left, 0=I am root, 1=right   
      int parent_dir;   

      //max supported unit32 in dec, 10 digits max
      char label[11];  
    };

Ausgabe:

        2
       / \
      /   \
     /     \
    1       3
   / \     / \
  0   7   9   1
 /   / \     / \
2   1   0   8   8
       /
      7

Code:

int _print_t(tnode *tree, int is_left, int offset, int depth, char s[20][255])
{
    char b[20];
    int width = 5;

    if (!tree) return 0;

    sprintf(b, "(%03d)", tree->val);

    int left  = _print_t(tree->left,  1, offset,                depth + 1, s);
    int right = _print_t(tree->right, 0, offset + left + width, depth + 1, s);

#ifdef COMPACT
    for (int i = 0; i < width; i++)
        s[depth][offset + left + i] = b[i];

    if (depth && is_left) {

        for (int i = 0; i < width + right; i++)
            s[depth - 1][offset + left + width/2 + i] = '-';

        s[depth - 1][offset + left + width/2] = '.';

    } else if (depth && !is_left) {

        for (int i = 0; i < left + width; i++)
            s[depth - 1][offset - width/2 + i] = '-';

        s[depth - 1][offset + left + width/2] = '.';
    }
#else
    for (int i = 0; i < width; i++)
        s[2 * depth][offset + left + i] = b[i];

    if (depth && is_left) {

        for (int i = 0; i < width + right; i++)
            s[2 * depth - 1][offset + left + width/2 + i] = '-';

        s[2 * depth - 1][offset + left + width/2] = '+';
        s[2 * depth - 1][offset + left + width + right + width/2] = '+';

    } else if (depth && !is_left) {

        for (int i = 0; i < left + width; i++)
            s[2 * depth - 1][offset - width/2 + i] = '-';

        s[2 * depth - 1][offset + left + width/2] = '+';
        s[2 * depth - 1][offset - width/2 - 1] = '+';
    }
#endif

    return left + width + right;
}

void print_t(tnode *tree)
{
    char s[20][255];
    for (int i = 0; i < 20; i++)
        sprintf(s[i], "%80s", " ");

    _print_t(tree, 0, 0, 0, s);

    for (int i = 0; i < 20; i++)
        printf("%s\n", s[i]);
}

Ausgabe:

                           .----------------------(006)-------.                 
                      .--(001)-------.                   .--(008)--.            
                 .--(-02)       .--(003)-------.       (007)     (009)          
       .-------(-06)          (002)       .--(005)                              
  .--(-08)--.                           (004)                                   
(-09)     (-07)                     

oder

                                                  (006)                         
                           +------------------------+---------+                 
                         (001)                              (008)               
                      +----+---------+                   +----+----+            
                    (-02)          (003)               (007)     (009)          
                 +----+         +----+---------+                                
               (-06)          (002)          (005)                              
       +---------+                        +----+                                
     (-08)                              (004)                                   
  +----+----+                                                                   
(-09)     (-07)                                                       

Einige Hinweise: Der Abstand zwischen Knoten in derselben Tiefe (z. B. 2 und 4 oder 3 und 8 in Ihrem Beispiel) ist eine Funktion der Tiefe.

Jede gedruckte Zeile besteht aus allen Knoten mit derselben Tiefe, die vom Knoten ganz links bis zum Knoten ganz rechts gedruckt werden.

Sie benötigen also eine Möglichkeit, Ihre Knoten beispielsweise in Reihenarrays entsprechend ihrer Tiefe in der Reihenfolge ihrer Entfernung ganz links anzuordnen.

Ausgehend vom Wurzelknoten werden bei einer Breitensuche Knoten in der Reihenfolge der Tiefe und der am weitesten links liegenden Knoten besucht.

Der Abstand zwischen Knoten kann ermittelt werden, indem die maximale Höhe des Baums ermittelt, eine konstante Breite für die tiefsten Knoten verwendet und diese Breite für jede geringere Tiefe verdoppelt wird, sodass die Breite für jede Tiefe = (1 + maxdepth - currentdepth) * deepestwidth ist .

Diese Zahl gibt Ihnen die gedruckte "horizontale Breite" jedes Knotens in einer bestimmten Tiefe.

Ein linker Knoten horizontal positioniert in der linken Hälfte der Mutterbreite, ein righ Knoten in der rechten Hälfte. Sie fügen Dummy-Abstandhalter für jeden Knoten ein, der keine Eltern hat. Ein einfacher Weg, dies zu tun, wäre sicherzustellen, dass sich alle Blätter in der gleichen Tiefe wie der tiefste Knoten befinden und der Wert leer ist. Natürlich müssen Sie auch die Breite der Werte kompensieren, indem Sie die Breite der größten Tiefe mindestens so breit machen wie die gedruckte (vermutlich dezimale Darstellung) des Knotens mit dem größten Wert.

Hier ist noch eine Einstellung, wenn ein Baum in einem Array implementiert ist:

#include <stdio.h>
#include <math.h>


#define PARENT(i) ((i-1) / 2)
#define NUM_NODES 15
#define LINE_WIDTH 70

int main() {
    int tree[NUM_NODES]={0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,1,2,3,4,5};
    int print_pos[NUM_NODES];
    int i, j, k, pos, x=1, level=0;

    print_pos[0] = 0;
    for(i=0,j=1; i<NUM_NODES; i++,j++) {
        pos = print_pos[PARENT(i)] + (i%2?-1:1)*(LINE_WIDTH/(pow(2,level+1))+1);

        for (k=0; k<pos-x; k++) printf("%c",i==0||i%2?' ':'-');
        printf("%d",tree[i]);

        print_pos[i] = x = pos+1;
        if (j==pow(2,level)) {
            printf("\n");
            level++;
            x = 1;
            j = 0;
        }
    }
    return 0;
}

Ausgabe:

                                   0
                  1-----------------------------------2
          3-----------------4                 5-----------------6
      7---------8       9---------1       2---------3       4---------5

Ich habe diese kleine Lösung in c ++ - sie könnte leicht in c konvertiert werden.

Meine Lösung erfordert eine zusätzliche Datenstruktur, um die Tiefe des aktuellen Knotens im Baum zu speichern (wenn Sie mit einem unvollständigen Baum arbeiten, stimmt die Tiefe eines bestimmten Teilbaums möglicherweise nicht mit der Tiefe im vollständigen Baum überein.)

#include <iostream>
#include <utility>
#include <algorithm>
#include <list>

namespace tree {

template<typename T>
struct node
{
  T data;
  node* l;
  node* r;
  node(T&& data_ = T()) : data(std::move(data_)), l(0), r(0) {}
};

template<typename T>
int max_depth(node<T>* n)
{
  if (!n) return 0;
  return 1 + std::max(max_depth(n->l), max_depth(n->r));
}

template<typename T>
void prt(node<T>* n)
{
  struct node_depth
  {
    node<T>* n;
    int lvl;
    node_depth(node<T>* n_, int lvl_) : n(n_), lvl(lvl_) {}
  };

  int depth = max_depth(n);

  char buf[1024];
  int last_lvl = 0;
  int offset = (1 << depth) - 1;

  // using a queue means we perform a breadth first iteration through the tree
  std::list<node_depth> q;

  q.push_back(node_depth(n, last_lvl));
  while (q.size())
  {
    const node_depth& nd = *q.begin();

    // moving to a new level in the tree, output a new line and calculate new offset
    if (last_lvl != nd.lvl)
    {
      std::cout << "\n";

      last_lvl = nd.lvl;
      offset = (1 << (depth - nd.lvl)) - 1;
    }

    // output <offset><data><offset>
    if (nd.n)
      sprintf(buf, " %*s%d%*s", offset, " ", nd.n->data, offset, " ");
    else
      sprintf(buf, " %*s", offset << 1, " ");
    std::cout << buf;

    if (nd.n)
    {
      q.push_back(node_depth(nd.n->l, last_lvl + 1));
      q.push_back(node_depth(nd.n->r, last_lvl + 1));
    }

    q.pop_front();
  }
  std::cout << "\n";
}

}

int main()
{
  typedef tree::node<int> node;
  node* head = new node();
  head->l    = new node(1);
  head->r    = new node(2);
  head->l->l = new node(3);
  head->l->r = new node(4);
  head->r->l = new node(5);
  head->r->r = new node(6);

  tree::prt(head);

  return 0;
}

Folgendes wird gedruckt:

        0                                                                                                
    1       2                                                                                            
  3   4   5   6                                                                                          

Schauen Sie sich die Ausgabe des Befehls pstree unter Linux an. Die Ausgabe wird nicht genau in der gewünschten Form erstellt, aber meiner Meinung nach ist sie auf diese Weise besser lesbar.

Ich stimme der Empfehlung von litb zu. Ich musste dies in letzter Zeit tun, um den VAD-Baum eines Windows-Prozesses zu drucken, und ich habe die DOT-Sprache verwendet (drucken Sie einfach Knoten aus Ihrer Binärbaum-Walking-Funktion aus):

http://en.wikipedia.org/wiki/DOT_language

Zum Beispiel würde Ihre DOT-Datei Folgendes enthalten:

digraph graphname {
     5 -> 3;
     5 -> 8;
     3 -> 4;
     3 -> 2;
}}

Sie generieren das Diagramm mit dotty.exe oder konvertieren es mit dot.exe in PNG.

Ein sehr einfacher C ++ - Lösungsdruckbaum in horizontaler Richtung:

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Code ( Node::print()Funktion ist wichtig):

#include<iostream>

using namespace std;

class Tree;

class Node{
public:
    Node(int val): _val(val){}
    int val(){ return _val; }
    void add(Node *temp)
    {
        if (temp->val() > _val)
        {
            if (_rchild)
                _rchild->add(temp);
            else
            {
                _rchild = temp;
            }
        }
        else
        {
            if (_lchild)
                _lchild->add(temp);
            else
            {
                _lchild = temp;
            }
        }
    }
    void print()
    {
        for (int ix = 0; ix < _level; ++ix) cout << ' ';
        cout << _val << endl;
        ++_level;
        if (_lchild)
        {
            _lchild->print();
            --_level;
        }
        if (_rchild)
        {
            _rchild->print();
            --_level;
        }
    }
private:
    int _val;
    Node *_lchild;      
    Node *_rchild;
    static int _level;      
};

int Node::_level = 0;       

class Tree{
public:
    Tree(): _root(0){}  
    void add(int val)
    {
        Node *temp = new Node(val);
        if (!_root)
            _root = temp;
        else
            _root->add(temp);       
    }
    void print()
    {
        if (!_root)
            return;
        _root->print();             
    }
private:
    Node *_root;    
};

int main()
{
    Tree tree;
    tree.add(5);
    tree.add(9);
    tree.add(1);
    tree.add(7);
    tree.add(5);
    tree.add(14);
    tree.print();
}

Ich denke, Sie sollten das nicht selbst codieren, sondern sich Tree :: Visualize ansehen , das eine nette Perl-Implementierung mit verschiedenen möglichen Stilen zu sein scheint, und einen der dortigen Algorithmen verwenden / portieren.

Ich habe ein Ruby-Programm, das die Koordinaten berechnet, an denen jeder Knoten in einem Binärbaum gezeichnet werden soll: http://hectorcorrea.com/Blog/Drawing-a-Binary-Tree-in-Ruby

Dieser Code verwendet einen sehr einfachen Algorithmus zur Berechnung der Koordinaten und ist nicht "flächeneffizient", aber ein guter Anfang. Wenn Sie den Code "live" sehen möchten, können Sie ihn hier testen: http://binarytree.heroku.com/