Jak wydrukować diagram drzewa binarnego?

Jak mogę wydrukować drzewo binarne w Javie, aby wynik wyglądał następująco:

   4 
  / \ 
 2   5 

Mój węzeł:

public class Node<A extends Comparable> {
    Node<A> left, right;
    A data;

    public Node(A data){
        this.data = data;
    }
}

Stworzyłem prostą drukarkę drzew binarnych. Możesz go używać i modyfikować, jak chcesz, ale i tak nie jest zoptymalizowany. Myślę, że wiele rzeczy można tu poprawić;)

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class BTreePrinterTest {

    private static Node<Integer> test1() {
        Node<Integer> root = new Node<Integer>(2);
        Node<Integer> n11 = new Node<Integer>(7);
        Node<Integer> n12 = new Node<Integer>(5);
        Node<Integer> n21 = new Node<Integer>(2);
        Node<Integer> n22 = new Node<Integer>(6);
        Node<Integer> n23 = new Node<Integer>(3);
        Node<Integer> n24 = new Node<Integer>(6);
        Node<Integer> n31 = new Node<Integer>(5);
        Node<Integer> n32 = new Node<Integer>(8);
        Node<Integer> n33 = new Node<Integer>(4);
        Node<Integer> n34 = new Node<Integer>(5);
        Node<Integer> n35 = new Node<Integer>(8);
        Node<Integer> n36 = new Node<Integer>(4);
        Node<Integer> n37 = new Node<Integer>(5);
        Node<Integer> n38 = new Node<Integer>(8);

        root.left = n11;
        root.right = n12;

        n11.left = n21;
        n11.right = n22;
        n12.left = n23;
        n12.right = n24;

        n21.left = n31;
        n21.right = n32;
        n22.left = n33;
        n22.right = n34;
        n23.left = n35;
        n23.right = n36;
        n24.left = n37;
        n24.right = n38;

        return root;
    }

    private static Node<Integer> test2() {
        Node<Integer> root = new Node<Integer>(2);
        Node<Integer> n11 = new Node<Integer>(7);
        Node<Integer> n12 = new Node<Integer>(5);
        Node<Integer> n21 = new Node<Integer>(2);
        Node<Integer> n22 = new Node<Integer>(6);
        Node<Integer> n23 = new Node<Integer>(9);
        Node<Integer> n31 = new Node<Integer>(5);
        Node<Integer> n32 = new Node<Integer>(8);
        Node<Integer> n33 = new Node<Integer>(4);

        root.left = n11;
        root.right = n12;

        n11.left = n21;
        n11.right = n22;

        n12.right = n23;
        n22.left = n31;
        n22.right = n32;

        n23.left = n33;

        return root;
    }

    public static void main(String[] args) {

        BTreePrinter.printNode(test1());
        BTreePrinter.printNode(test2());

    }
}

class Node<T extends Comparable<?>> {
    Node<T> left, right;
    T data;

    public Node(T data) {
        this.data = data;
    }
}

class BTreePrinter {

    public static <T extends Comparable<?>> void printNode(Node<T> root) {
        int maxLevel = BTreePrinter.maxLevel(root);

        printNodeInternal(Collections.singletonList(root), 1, maxLevel);
    }

    private static <T extends Comparable<?>> void printNodeInternal(List<Node<T>> nodes, int level, int maxLevel) {
        if (nodes.isEmpty() || BTreePrinter.isAllElementsNull(nodes))
            return;

        int floor = maxLevel - level;
        int endgeLines = (int) Math.pow(2, (Math.max(floor - 1, 0)));
        int firstSpaces = (int) Math.pow(2, (floor)) - 1;
        int betweenSpaces = (int) Math.pow(2, (floor + 1)) - 1;

        BTreePrinter.printWhitespaces(firstSpaces);

        List<Node<T>> newNodes = new ArrayList<Node<T>>();
        for (Node<T> node : nodes) {
            if (node != null) {
                System.out.print(node.data);
                newNodes.add(node.left);
                newNodes.add(node.right);
            } else {
                newNodes.add(null);
                newNodes.add(null);
                System.out.print(" ");
            }

            BTreePrinter.printWhitespaces(betweenSpaces);
        }
        System.out.println("");

        for (int i = 1; i <= endgeLines; i++) {
            for (int j = 0; j < nodes.size(); j++) {
                BTreePrinter.printWhitespaces(firstSpaces - i);
                if (nodes.get(j) == null) {
                    BTreePrinter.printWhitespaces(endgeLines + endgeLines + i + 1);
                    continue;
                }

                if (nodes.get(j).left != null)
                    System.out.print("/");
                else
                    BTreePrinter.printWhitespaces(1);

                BTreePrinter.printWhitespaces(i + i - 1);

                if (nodes.get(j).right != null)
                    System.out.print("\\");
                else
                    BTreePrinter.printWhitespaces(1);

                BTreePrinter.printWhitespaces(endgeLines + endgeLines - i);
            }

            System.out.println("");
        }

        printNodeInternal(newNodes, level + 1, maxLevel);
    }

    private static void printWhitespaces(int count) {
        for (int i = 0; i < count; i++)
            System.out.print(" ");
    }

    private static <T extends Comparable<?>> int maxLevel(Node<T> node) {
        if (node == null)
            return 0;

        return Math.max(BTreePrinter.maxLevel(node.left), BTreePrinter.maxLevel(node.right)) + 1;
    }

    private static <T> boolean isAllElementsNull(List<T> list) {
        for (Object object : list) {
            if (object != null)
                return false;
        }

        return true;
    }

}

Wyjście 1:

         2               
        / \       
       /   \      
      /     \     
     /       \    
     7       5       
    / \     / \   
   /   \   /   \  
   2   6   3   6   
  / \ / \ / \ / \ 
  5 8 4 5 8 4 5 8 

Wyjście 2:

       2               
      / \       
     /   \      
    /     \     
   /       \    
   7       5       
  / \       \   
 /   \       \  
 2   6       9   
    / \     /   
    5 8     4   

Wydrukuj [duże] drzewo wierszami.

przykład danych wyjściowych:

z
├── c
│   ├── a
│   └── b
├── d
├── e
│   └── asdf
└── f

kod:

public class TreeNode {

    final String name;
    final List<TreeNode> children;

    public TreeNode(String name, List<TreeNode> children) {
        this.name = name;
        this.children = children;
    }

    public String toString() {
        StringBuilder buffer = new StringBuilder(50);
        print(buffer, "", "");
        return buffer.toString();
    }

    private void print(StringBuilder buffer, String prefix, String childrenPrefix) {
        buffer.append(prefix);
        buffer.append(name);
        buffer.append('\n');
        for (Iterator<TreeNode> it = children.iterator(); it.hasNext();) {
            TreeNode next = it.next();
            if (it.hasNext()) {
                next.print(buffer, childrenPrefix + "├── ", childrenPrefix + "│   ");
            } else {
                next.print(buffer, childrenPrefix + "└── ", childrenPrefix + "    ");
            }
        }
    }
}

PS Ta odpowiedź nie skupia się dokładnie na drzewach „binarnych” - zamiast tego wypisuje wszystkie rodzaje drzew. Rozwiązanie jest inspirowane poleceniem "drzewo" w Linuksie.

W tym celu stworzyłem ulepszony algorytm, który ładnie obsługuje węzły o różnej wielkości. Drukuje od góry do dołu za pomocą linii.

package alg;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;


/**
 * Binary tree printer
 * 
 * @author MightyPork
 */
public class TreePrinter
{
    /** Node that can be printed */
    public interface PrintableNode
    {
        /** Get left child */
        PrintableNode getLeft();


        /** Get right child */
        PrintableNode getRight();


        /** Get text to be printed */
        String getText();
    }


    /**
     * Print a tree
     * 
     * @param root
     *            tree root node
     */
    public static void print(PrintableNode root)
    {
        List<List<String>> lines = new ArrayList<List<String>>();

        List<PrintableNode> level = new ArrayList<PrintableNode>();
        List<PrintableNode> next = new ArrayList<PrintableNode>();

        level.add(root);
        int nn = 1;

        int widest = 0;

        while (nn != 0) {
            List<String> line = new ArrayList<String>();

            nn = 0;

            for (PrintableNode n : level) {
                if (n == null) {
                    line.add(null);

                    next.add(null);
                    next.add(null);
                } else {
                    String aa = n.getText();
                    line.add(aa);
                    if (aa.length() > widest) widest = aa.length();

                    next.add(n.getLeft());
                    next.add(n.getRight());

                    if (n.getLeft() != null) nn++;
                    if (n.getRight() != null) nn++;
                }
            }

            if (widest % 2 == 1) widest++;

            lines.add(line);

            List<PrintableNode> tmp = level;
            level = next;
            next = tmp;
            next.clear();
        }

        int perpiece = lines.get(lines.size() - 1).size() * (widest + 4);
        for (int i = 0; i < lines.size(); i++) {
            List<String> line = lines.get(i);
            int hpw = (int) Math.floor(perpiece / 2f) - 1;

            if (i > 0) {
                for (int j = 0; j < line.size(); j++) {

                    // split node
                    char c = ' ';
                    if (j % 2 == 1) {
                        if (line.get(j - 1) != null) {
                            c = (line.get(j) != null) ? '┴' : '┘';
                        } else {
                            if (j < line.size() && line.get(j) != null) c = '└';
                        }
                    }
                    System.out.print(c);

                    // lines and spaces
                    if (line.get(j) == null) {
                        for (int k = 0; k < perpiece - 1; k++) {
                            System.out.print(" ");
                        }
                    } else {

                        for (int k = 0; k < hpw; k++) {
                            System.out.print(j % 2 == 0 ? " " : "─");
                        }
                        System.out.print(j % 2 == 0 ? "┌" : "┐");
                        for (int k = 0; k < hpw; k++) {
                            System.out.print(j % 2 == 0 ? "─" : " ");
                        }
                    }
                }
                System.out.println();
            }

            // print line of numbers
            for (int j = 0; j < line.size(); j++) {

                String f = line.get(j);
                if (f == null) f = "";
                int gap1 = (int) Math.ceil(perpiece / 2f - f.length() / 2f);
                int gap2 = (int) Math.floor(perpiece / 2f - f.length() / 2f);

                // a number
                for (int k = 0; k < gap1; k++) {
                    System.out.print(" ");
                }
                System.out.print(f);
                for (int k = 0; k < gap2; k++) {
                    System.out.print(" ");
                }
            }
            System.out.println();

            perpiece /= 2;
        }
    }
}

Aby użyć tego dla swojego drzewa, pozwól swojej Nodeklasie zaimplementować PrintableNode.

Przykładowe dane wyjściowe:

                                         2952:0                                             
                    ┌───────────────────────┴───────────────────────┐                       
                 1249:-1                                         5866:0                     
        ┌───────────┴───────────┐                       ┌───────────┴───────────┐           
     491:-1                  1572:0                  4786:1                  6190:0         
  ┌─────┘                                               └─────┐           ┌─────┴─────┐     
339:0                                                      5717:0      6061:0      6271:0   

public static class Node<T extends Comparable<T>> {
    T value;
    Node<T> left, right;

    public void insertToTree(T v) {
        if (value == null) {
            value = v;
            return;
        }
        if (v.compareTo(value) < 0) {
            if (left == null) {
                left = new Node<T>();
            }
            left.insertToTree(v);
        } else {
            if (right == null) {
                right = new Node<T>();
            }
            right.insertToTree(v);
        }
    }

    public void printTree(OutputStreamWriter out) throws IOException {
        if (right != null) {
            right.printTree(out, true, "");
        }
        printNodeValue(out);
        if (left != null) {
            left.printTree(out, false, "");
        }
    }
    private void printNodeValue(OutputStreamWriter out) throws IOException {
        if (value == null) {
            out.write("<null>");
        } else {
            out.write(value.toString());
        }
        out.write('\n');
    }
    // use string and not stringbuffer on purpose as we need to change the indent at each recursion
    private void printTree(OutputStreamWriter out, boolean isRight, String indent) throws IOException {
        if (right != null) {
            right.printTree(out, true, indent + (isRight ? "        " : " |      "));
        }
        out.write(indent);
        if (isRight) {
            out.write(" /");
        } else {
            out.write(" \\");
        }
        out.write("----- ");
        printNodeValue(out);
        if (left != null) {
            left.printTree(out, false, indent + (isRight ? " |      " : "        "));
        }
    }

}

wydrukuje:

                 /----- 20
                 |       \----- 15
         /----- 14
         |       \----- 13
 /----- 12
 |       |       /----- 11
 |       \----- 10
 |               \----- 9
8
 |               /----- 7
 |       /----- 6
 |       |       \----- 5
 \----- 4
         |       /----- 3
         \----- 2
                 \----- 1

do wejścia

8 4 12 2 6 10 14 1 3 5 7 9 11 13 20 15

to jest wariant odpowiedzi @ anurag - niepokoił mnie widok dodatkowych | s

Zaczerpnięte z Wasia Novikov jest odpowiedzią aby uczynić go bardziej binarny i użyć StringBuilderdo wydajności (łączenie Stringprzedmiotów razem w Javie jest zazwyczaj nieskuteczne).

public StringBuilder toString(StringBuilder prefix, boolean isTail, StringBuilder sb) {
    if(right!=null) {
        right.toString(new StringBuilder().append(prefix).append(isTail ? "│   " : "    "), false, sb);
    }
    sb.append(prefix).append(isTail ? "└── " : "┌── ").append(value.toString()).append("\n");
    if(left!=null) {
        left.toString(new StringBuilder().append(prefix).append(isTail ? "    " : "│   "), true, sb);
    }
    return sb;
}

@Override
public String toString() {
    return this.toString(new StringBuilder(), true, new StringBuilder()).toString();
}

Wynik:

│       ┌── 7
│   ┌── 6
│   │   └── 5
└── 4
    │   ┌── 3
    └── 2
        └── 1
            └── 0

michal.kreuzman miły, muszę powiedzieć.

Byłem leniwy, kiedy sam tworzyłem program i szukałem kodu w sieci, gdy stwierdziłem, że to naprawdę mi pomogło.

Ale boję się zobaczyć, że działa tylko dla pojedynczych cyfr, tak jakbyś używał więcej niż jednej cyfry, ponieważ używasz spacji, a nie tabulatorów, struktura zostanie zgubiona, a program straci swoje zastosowanie.

Jeśli chodzi o moje późniejsze kody, potrzebowałem większych danych wejściowych (co najmniej więcej niż 10), ale to nie zadziałało, a po wielu przeszukiwaniu w sieci, gdy nic nie znalazłem, sam stworzyłem program.

Ma teraz kilka błędów, teraz znowu czuję się leniwy, aby je poprawić, ale drukuje bardzo pięknie, a węzły mogą przyjmować dowolną dużą wartość.

Drzewo nie będzie zgodne z pytaniem, ale jest obrócone o 270 stopni :)

public static void printBinaryTree(TreeNode root, int level){
    if(root==null)
         return;
    printBinaryTree(root.right, level+1);
    if(level!=0){
        for(int i=0;i<level-1;i++)
            System.out.print("|\t");
            System.out.println("|-------"+root.val);
    }
    else
        System.out.println(root.val);
    printBinaryTree(root.left, level+1);
}    

Umieść tę funkcję we własnym określonym TreeNode i zachowaj początkowy poziom 0, i baw się!

Oto kilka przykładowych wyników:

|       |       |-------11
|       |-------10
|       |       |-------9
|-------8
|       |       |-------7
|       |-------6
|       |       |-------5
4
|       |-------3
|-------2
|       |-------1


|       |       |       |-------10
|       |       |-------9
|       |-------8
|       |       |-------7
|-------6
|       |-------5
4
|       |-------3
|-------2
|       |-------1

Jedyny problem dotyczy rozszerzających się gałęzi; Postaram się jak najszybciej rozwiązać problem, ale do tego czasu Ty też możesz z niego korzystać.

Twoje drzewo będzie potrzebowało dwukrotnie większej odległości dla każdej warstwy:

       za
      / \
     / \
    / \
   / \
   pne
  / \ / \
 / \ / \
 defg
/ \ / \ / \ / \
hijklmno

Możesz zapisać swoje drzewo w szeregu tablic, po jednej dla każdej głębokości:

[[a], [b, c], [d, e, f, g], [h, i, j, k, l, m, n, o]]

Jeśli twoje drzewo nie jest pełne, musisz uwzględnić puste wartości w tej tablicy:

       za
      / \
     / \
    / \
   / \
   pne
  / \ / \
 / \ / \
 defg
/ \ \ / \ \
hiklmo
[[a], [b, c], [d, e, f, g], [h, i,, k, l, m,, o]]

Następnie możesz iterować po tablicy, aby wydrukować swoje drzewo, wypisując spacje przed pierwszym elementem i między elementami w zależności od głębokości i drukując wiersze w zależności od tego, czy odpowiednie elementy w tablicy dla następnej warstwy są wypełnione, czy nie. Jeśli wartości mogą mieć więcej niż jeden znak, musisz znaleźć najdłuższą wartość podczas tworzenia reprezentacji tablicowej i odpowiednio pomnożyć wszystkie szerokości i liczbę wierszy.

Uznałem, że odpowiedź VasyaNovikova jest bardzo przydatna przy drukowaniu dużego drzewa ogólnego i zmodyfikowałem ją na drzewo binarne

Kod:

class TreeNode {
    Integer data = null;
    TreeNode left = null;
    TreeNode right = null;

    TreeNode(Integer data) {this.data = data;}

    public void print() {
        print("", this, false);
    }

    public void print(String prefix, TreeNode n, boolean isLeft) {
        if (n != null) {
            System.out.println (prefix + (isLeft ? "|-- " : "\\-- ") + n.data);
            print(prefix + (isLeft ? "|   " : "    "), n.left, true);
            print(prefix + (isLeft ? "|   " : "    "), n.right, false);
        }
    }
}

Przykładowe dane wyjściowe:

\-- 7
    |-- 3
    |   |-- 1
    |   |   \-- 2
    |   \-- 5
    |       |-- 4
    |       \-- 6
    \-- 11
        |-- 9
        |   |-- 8
        |   \-- 10
        \-- 13
            |-- 12
            \-- 14

Rozwiązanie w języku Scala , analogiczne do tego , co napisałem w Javie :

case class Node(name: String, children: Node*) {

    def toTree: String = toTree("", "").mkString("\n")

    private def toTree(prefix: String, childrenPrefix: String): Seq[String] = {
        val firstLine = prefix + this.name

        val firstChildren = this.children.dropRight(1).flatMap { child =>
            child.toTree(childrenPrefix + "├── ", childrenPrefix + "│   ")
        }
        val lastChild = this.children.takeRight(1).flatMap { child =>
            child.toTree(childrenPrefix + "└── ", childrenPrefix + "    ")
        }
        firstLine +: firstChildren ++: lastChild
    }

}

Przykład danych wyjściowych:

vasya
├── frosya
│   ├── petya
│   │   └── masha
│   └── kolya
└── frosya2

Wiem, że wszyscy macie świetne rozwiązanie; Chcę się tylko podzielić swoim - może to nie jest najlepszy sposób, ale dla mnie jest idealny!

Z włączonymi pythoni pipwłączonymi jest to naprawdę całkiem proste! BUM!

Na Macu lub Ubuntu (mój to Mac)

1. otwórz terminal
2. $ pip install drawtree
3. $python, wejdź do konsoli Pythona; możesz to zrobić w inny sposób
4. from drawtree import draw_level_order
5. draw_level_order('{2,1,3,0,7,9,1,2,#,1,0,#,#,8,8,#,#,#,#,7}')

GOTOWE!

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

Śledzenie źródła:

Zanim zobaczyłem ten post, przeszedłem do Google „zwykły tekst drzewa binarnego”

I znalazłem to https://www.reddit.com/r/learnpython/comments/3naiq8/draw_binary_tree_in_plain_text/ , skieruj mnie do tego https://github.com/msbanik/drawtree

public void printPreety() {
    List<TreeNode> list = new ArrayList<TreeNode>();
    list.add(head);
    printTree(list, getHeight(head));
}

public int getHeight(TreeNode head) {

    if (head == null) {
        return 0;
    } else {
        return 1 + Math.max(getHeight(head.left), getHeight(head.right));
    }
}

/**
 * pass head node in list and height of the tree 
 * 
 * @param levelNodes
 * @param level
 */
private void printTree(List<TreeNode> levelNodes, int level) {

    List<TreeNode> nodes = new ArrayList<TreeNode>();

    //indentation for first node in given level
    printIndentForLevel(level);

    for (TreeNode treeNode : levelNodes) {

        //print node data
        System.out.print(treeNode == null?" ":treeNode.data);

        //spacing between nodes
        printSpacingBetweenNodes(level);

        //if its not a leaf node
        if(level>1){
            nodes.add(treeNode == null? null:treeNode.left);
            nodes.add(treeNode == null? null:treeNode.right);
        }
    }
    System.out.println();

    if(level>1){        
        printTree(nodes, level-1);
    }
}

private void printIndentForLevel(int level){
    for (int i = (int) (Math.pow(2,level-1)); i >0; i--) {
        System.out.print(" ");
    }
}

private void printSpacingBetweenNodes(int level){
    //spacing between nodes
    for (int i = (int) ((Math.pow(2,level-1))*2)-1; i >0; i--) {
        System.out.print(" ");
    }
}


Prints Tree in following format:
                4                               
        3               7               
    1               5       8       
      2                       10   
                             9   

To bardzo proste rozwiązanie, aby wydrukować drzewo. To nie jest takie ładne, ale jest naprawdę proste:

enum { kWidth = 6 };
void PrintSpace(int n)
{
  for (int i = 0; i < n; ++i)
    printf(" ");
}

void PrintTree(struct Node * root, int level)
{
  if (!root) return;
  PrintTree(root->right, level + 1);
  PrintSpace(level * kWidth);
  printf("%d", root->data);
  PrintTree(root->left, level + 1);
}

Przykładowe dane wyjściowe:

      106
            105
104
            103
                  102
                        101
      100

Na podstawie odpowiedzi VasyaNovikov. Ulepszono dzięki pewnym magiom Java: interfejsom generycznym i funkcjonalnym.

/**
 * Print a tree structure in a pretty ASCII fromat.
 * @param prefix Currnet previx. Use "" in initial call!
 * @param node The current node. Pass the root node of your tree in initial call.
 * @param getChildrenFunc A {@link Function} that returns the children of a given node.
 * @param isTail Is node the last of its sibblings. Use true in initial call. (This is needed for pretty printing.)
 * @param <T> The type of your nodes. Anything that has a toString can be used.
 */
private <T> void printTreeRec(String prefix, T node, Function<T, List<T>> getChildrenFunc, boolean isTail) {
    String nodeName = node.toString();
    String nodeConnection = isTail ? "└── " : "├── ";
    log.debug(prefix + nodeConnection + nodeName);
    List<T> children = getChildrenFunc.apply(node);
    for (int i = 0; i < children.size(); i++) {
        String newPrefix = prefix + (isTail ? "    " : "│   ");
        printTreeRec(newPrefix, children.get(i), getChildrenFunc, i == children.size()-1);
    }
}

Przykładowe pierwsze wezwanie:

Function<ChecksumModel, List<ChecksumModel>> getChildrenFunc = node -> getChildrenOf(node)
printTreeRec("", rootNode, getChildrenFunc, true);

Wyświetli coś takiego

└── rootNode
    ├── childNode1
    ├── childNode2
    │   ├── childNode2.1
    │   ├── childNode2.2
    │   └── childNode2.3
    ├── childNode3
    └── childNode4

Napisałem binarną drukarkę drzew w Javie.

Kod jest na GitHub tutaj .

Nie został zoptymalizowany pod kątem wydajności w czasie wykonywania, ale ponieważ mówimy o drukowaniu w ASCII, pomyślałem, że nie będzie on używany na bardzo dużych drzewach. Ma jednak kilka fajnych funkcji.

1. Efektywnie wykorzystuje przestrzeń, ponieważ duże poddrzewo rozciąga się pod mniejszym tak bardzo, jak to możliwe.
2. Istnieje parametr do ustawiania minimalnej odległości poziomej między etykietami węzłów.
3. Etykiety węzłów to ciągi o dowolnej długości.
4. Oprócz metody drukowania pojedynczego drzewa istnieje metoda drukowania listy drzew poziomo w poprzek strony (z parametrem szerokości strony), wykorzystując dowolną liczbę wierszy.
5. Istnieje możliwość drukowania drzew z gałęziami ukośnymi (przy użyciu znaków ukośnika i ukośnika odwrotnego) lub z gałęziami poziomymi (przy użyciu znaków rysowania ascii box). Ta ostatnia jest bardziej zwarta i sprawia, że ​​poziomy drzew są bardziej przejrzyste wizualnie.
6. To działa.

Niektóre programy demonstracyjne / testowe są dołączone.

Poniżej przedstawiono przykład losowo wygenerowanego drzewa binarnego, wydrukowanego przez program. To ilustruje efektywne wykorzystanie przestrzeni, z dużym prawym poddrzewem rozciągającym się pod małym lewym poddrzewem:

             seven                                        
              / \                                         
             /   \                                        
            /     \                                       
           /       \                                      
          /         \                                     
         /           \                                    
       five        thirteen                               
       / \           / \                                  
      /   \         /   \                                 
     /     \       /     \                                
  three    six    /       \                               
   / \           /         \                              
  /   \         /           \                             
one   four     /             \                            
  \           /               \                           
  two        /                 \                          
           nine            twenty four                    
           / \                 / \                        
          /   \               /   \                       
         /     \             /     \                      
      eight   twelve        /       \                     
               /           /         \                    
             ten          /           \                   
               \         /             \                  
              eleven    /               \                 
                       /                 \                
                      /                   \               
                     /                     \              
                 eighteen              twenty seven       
                   / \                     / \            
                  /   \                   /   \           
                 /     \                 /     \          
                /       \               /       \         
               /         \             /         \        
              /           \           /           \       
             /             \    twenty five   twenty eight
            /               \         \             \     
           /                 \     twenty six      thirty 
       fourteen            nineteen                 /     
           \                   \              twenty nine 
         sixteen           twenty three                   
           / \                 /                          
          /   \           twenty two                      
         /     \             /                            
        /       \         twenty                          
       /         \           \                            
   fifteen    seventeen   twenty one                      

Przykład drukowania wszystkich pięciu drzew binarnych węzłów (z etykietami w kolejności) na stronie:

one           one         one          one        one       one         one     
  \             \           \            \          \         \           \     
  two           two         two          two        two      three       three  
    \             \           \            \          \       / \         / \   
   three         three        four         five       five  two four    two five
      \             \         / \          /          /           \         /   
      four          five     /   \      three       four          five    four  
        \           /     three  five      \        /                           
        five      four                     four  three                          



one          one        one        one       one       one         one        two        
  \            \          \          \         \         \           \        / \        
  four         four       five       five      five      five        five    /   \       
  / \          / \        /          /         /         /           /     one  three    
two five      /   \     two        two      three      four        four            \     
  \        three  five    \          \       / \       /           /               four  
 three      /            three       four  two four  two        three                \   
          two               \        /                 \         /                   five
                            four  three               three    two                       



   two          two          two        two      three         three         three    
   / \          / \          / \        / \       / \           / \           / \     
  /   \       one four     one five   one five  one four       /   \        two four  
one  three        / \          /          /       \   \       /     \       /     \   
        \        /   \      three       four      two five  one     five  one     five
        five  three  five      \        /                     \     /                 
        /                      four  three                    two four                
      four                                                                            



   three      four      four         four         four            four       five    
    / \       / \       / \          / \          / \             / \        /       
  two five  one five  one five     two five      /   \           /   \     one       
  /   /       \         \          / \        three  five     three  five    \       
one four      two      three      /   \        /               /             two     
                \       /       one  three   one             two               \     
               three  two                      \             /                three  
                                               two         one                   \   
                                                                                 four



  five      five      five      five       five         five      five        five
  /         /         /         /          /            /         /           /   
one       one       one       one        two          two      three       three  
  \         \         \         \        / \          / \       / \         / \   
  two      three      four      four    /   \       one four  one four    two four
    \       / \       /         /     one  three        /       \         /       
    four  two four  two      three            \      three      two     one       
    /                 \       /               four                                
 three               three  two                                                   



    five      five         five        five          five
    /         /            /           /             /   
  four      four         four        four          four  
  /         /            /           /             /     
one       one          two        three         three    
  \         \          / \         /             /       
  two      three      /   \      one           two       
    \       /       one  three     \           /         
   three  two                      two       one 

Poniżej znajduje się przykład tego samego drzewa wydrukowanego na 4 różne sposoby, z poziomymi odstępami 1 i 3 oraz z gałęziami ukośnymi i poziomymi.

                   27        
             ┌─────┴─────┐   
             13          29  
      ┌──────┴──────┐  ┌─┴─┐ 
      8             23 28  30
   ┌──┴──┐       ┌──┴──┐     
   4     11      21    26    
 ┌─┴─┐  ┌┴┐    ┌─┴─┐  ┌┘     
 2   5  9 12   18  22 24     
┌┴┐  └┐ └┐   ┌─┴─┐    └┐     
1 3   6  10  17  19    25    
      └┐    ┌┘   └┐          
       7    15    20         
          ┌─┴─┐              
          14  16             


                 27        
                / \        
               /   \       
              13    29     
             / \   / \     
            /   \ 28  30   
           /     \         
          /       \        
         /         \       
        /           \      
       8             23    
      / \           / \    
     /   \         /   \   
    4     11      /     \  
   / \   / \     21      26
  2   5 9   12  / \     /  
 / \   \ \     18  22  24  
1   3   6 10  / \       \  
         \   17  19      25
          7 /     \        
           15      20      
          / \              
         14  16            


                             27            
                    ┌────────┴────────┐    
                    13                29   
          ┌─────────┴─────────┐    ┌──┴──┐ 
          8                   23   28    30
     ┌────┴────┐         ┌────┴────┐       
     4         11        21        26      
  ┌──┴──┐    ┌─┴─┐    ┌──┴──┐     ┌┘       
  2     5    9   12   18    22    24       
┌─┴─┐   └┐   └┐    ┌──┴──┐        └┐       
1   3    6    10   17    19        25      
         └┐       ┌┘     └┐                
          7       15      20               
               ┌──┴──┐                     
               14    16                    


                      27         
                     / \         
                    /   \        
                   /     \       
                  /       \      
                 13        29    
                / \       / \    
               /   \     /   \   
              /     \   28    30 
             /       \           
            /         \          
           /           \         
          /             \        
         /               \       
        8                 23     
       / \               / \     
      /   \             /   \    
     /     \           /     \   
    4       11        /       \  
   / \     / \       21        26
  2   5   9   12    / \       /  
 / \   \   \       /   \     24  
1   3   6   10    18    22    \  
         \       / \           25
          7     /   \            
               17    19          
              /       \          
             15        20        
            / \                  
           /   \                 
          14    16               

To ciekawe pytanie, do którego napisałem również projekt.

drukarka-drzewa-binarnego

Oto kilka przykładów:

Wydrukuj losowy BST.

BTPrinter.printRandomBST(100, 100);

                              38                                  
                              / \                                 
                             /   \                                
                            /     \                               
                           /       \                              
                          /         \                             
                         /           \                            
                        /             \                           
                       /               \                          
                      /                 \                         
                     /                   \                        
                    /                     \                       
                   /                       \                      
                  /                         \                     
                 /                           \                    
                /                             \                   
               /                               \                  
              28                               82                 
             / \                               / \                
            /   \                             /   \               
           /     \                           /     \              
          /       \                         /       \             
         5        31                       /         \            
        / \       / \                     /           \           
       /   \     30 36                   /             \          
      /     \   /   / \                 /               \         
     /       \ 29  33 37               /                 \        
    /         \   / \                 /                   \       
   /           \ 32 35               65                   95      
  1            14   /               / \                   / \     
 / \           / \ 34              /   \                 94 97    
0   2         /   \               /     \               /   / \   
     \       12   24             /       \             93  96 98  
      3     / \   / \           /         \           /         \ 
       \   9  13 16 25         /           \         84         99
        4 / \   / \   \       /             \       / \           
         7  10 15 23  26     59             74     83 86          
        / \   \   /     \   / \             / \       / \         
       6   8  11 22     27 56 60           73 76     85 91        
                /         / \   \         /   / \       / \       
               20        /   \  61       67  75 79     88 92      
              / \       40   58   \     / \     / \   / \         
             18 21     / \   /    62   66 72   78 80 87 89        
            / \       39 54 57      \     /   /     \     \       
           17 19         / \        64   69  77     81    90      
                        50 55       /   / \                       
                       / \         63  68 70                      
                      /   \                 \                     
                     /     \                71                    
                    47     53                                     
                   / \     /                                      
                  /   \   52                                      
                 42   49 /                                        
                / \   / 51                                        
               41 43 48                                           
                    \                                             
                    46                                            
                    /                                             
                   45                                             
                  /                                               
                 44     

Wydrukuj drzewo z tablicy kolejności poziomu w stylu kodu kodu, „#” oznacza terminator ścieżki, w którym poniżej nie ma węzła.

BTPrinter.printTree("1,2,3,4,5,#,#,6,7,8,1,#,#,#,#,#,#,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13,14,15");

        1              
       / \             
      2   3            
     / \               
    /   \              
   4     5             
  / \   / \            
 6   7 8   1           
          / \          
         /   \         
        /     \        
       /       \       
      /         \      
     2           3     
    / \         / \    
   /   \       /   \   
  4     5     6     7  
 / \   / \   / \   / \ 
8   9 10 11 12 13 14 15

Musiałem wydrukować drzewo binarne w jednym z moich projektów, w tym celu przygotowałem klasę java TreePrinter, jednym z przykładowych wyników jest:

                [+]
               /   \
              /     \
             /       \
            /         \
           /           \
        [*]             \
       /   \             [-]
[speed]     [2]         /   \
                    [45]     [12]

Oto kod klasy TreePrinterwraz z klasą TextNode. Aby wydrukować dowolne drzewo, możesz po prostu utworzyć równoważne drzewo z TextNodeklasą.

import java.util.ArrayList;

public class TreePrinter {

    public TreePrinter(){
    }

    public static String TreeString(TextNode root){
        ArrayList layers = new ArrayList();
        ArrayList bottom = new ArrayList();

        FillBottom(bottom, root);  DrawEdges(root);

        int height = GetHeight(root);
        for(int i = 0; i  s.length()) min = s.length();

            if(!n.isEdge) s += "[";
            s += n.text;
            if(!n.isEdge) s += "]";

            layers.set(n.depth, s);
        }

        StringBuilder sb = new StringBuilder();

        for(int i = 0; i  temp = new ArrayList();

            for(int i = 0; i  0) temp.get(i-1).left = x;
                temp.add(x);
            }

            temp.get(count-1).left = n.left;
            n.left.depth = temp.get(count-1).depth+1;
            n.left = temp.get(0);

            DrawEdges(temp.get(count-1).left);
        }
        if(n.right != null){
            int count = n.right.x - (n.x + n.text.length() + 2);
            ArrayList temp = new ArrayList();

            for(int i = 0; i  0) temp.get(i-1).right = x;
                temp.add(x);
            }

            temp.get(count-1).right = n.right;
            n.right.depth = temp.get(count-1).depth+1;
            n.right = temp.get(0);  

            DrawEdges(temp.get(count-1).right);
        }
    }

    private static void FillBottom(ArrayList bottom, TextNode n){
        if(n == null) return;

        FillBottom(bottom, n.left);

        if(!bottom.isEmpty()){            
            int i = bottom.size()-1;
            while(bottom.get(i).isEdge) i--;
            TextNode last = bottom.get(i);

            if(!n.isEdge) n.x = last.x + last.text.length() + 3;
        }
        bottom.add(n);
        FillBottom(bottom, n.right);
    }

    private static boolean isLeaf(TextNode n){
        return (n.left == null && n.right == null);
    }

    private static int GetHeight(TextNode n){
        if(n == null) return 0;

        int l = GetHeight(n.left);
        int r = GetHeight(n.right);

        return Math.max(l, r) + 1;
    }
}


class TextNode {
    public String text;
    public TextNode parent, left, right;
    public boolean isEdge;
    public int x, depth;

    public TextNode(String text){
        this.text = text;
        parent = null; left = null; right = null;
        isEdge = false;
        x = 0; depth = 0;
    }
}

Na koniec mamy klasę testową do drukowania danej próbki:

public class Test {

    public static void main(String[] args){
        TextNode root = new TextNode("+");
        root.left = new TextNode("*");            root.left.parent = root;
        root.right = new TextNode("-");           root.right.parent = root;
        root.left.left = new TextNode("speed");   root.left.left.parent = root.left;
        root.left.right = new TextNode("2");      root.left.right.parent = root.left;
        root.right.left = new TextNode("45");     root.right.left.parent = root.right;
        root.right.right = new TextNode("12");    root.right.right.parent = root.right;

        System.out.println(TreePrinter.TreeString(root));
    }
}

Możesz użyć apletu, aby bardzo łatwo to zwizualizować. Musisz wydrukować następujące elementy.

1. Wydrukuj węzły jako okręgi z widocznym promieniem

   • Uzyskaj współrzędne dla każdego węzła.

   • Współrzędna x może być wizualizowana jako liczba węzłów odwiedzonych przed odwiedzeniem węzła w trakcie przechodzenia w kolejności.

   • Współrzędną y można wizualizować jako głębokość określonego węzła.

2. Wydrukuj linie między rodzicem a dziećmi

   • Można to zrobić, utrzymując współrzędne x i y węzłów i rodziców każdego węzła na osobnych listach.

   • Dla każdego węzła oprócz głównego dołącz każdy węzeł do jego rodzica, biorąc współrzędne x i y zarówno dziecka, jak i rodzica.

private StringBuilder prettyPrint(Node root, int currentHeight, int totalHeight) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        int spaces = getSpaceCount(totalHeight-currentHeight + 1);
        if(root == null) {
            //create a 'spatial' block and return it
            String row = String.format("%"+(2*spaces+1)+"s%n", "");
            //now repeat this row space+1 times
            String block = new String(new char[spaces+1]).replace("\0", row);
            return new StringBuilder(block);
        }
        if(currentHeight==totalHeight) return new StringBuilder(root.data+"");
        int slashes = getSlashCount(totalHeight-currentHeight +1);
        sb.append(String.format("%"+(spaces+1)+"s%"+spaces+"s", root.data+"", ""));
        sb.append("\n");
        //now print / and \
        // but make sure that left and right exists
        char leftSlash = root.left == null? ' ':'/';
        char rightSlash = root.right==null? ' ':'\\';
        int spaceInBetween = 1;
        for(int i=0, space = spaces-1; i<slashes; i++, space --, spaceInBetween+=2) {
            for(int j=0; j<space; j++) sb.append(" ");
            sb.append(leftSlash);
            for(int j=0; j<spaceInBetween; j++) sb.append(" ");
            sb.append(rightSlash+"");
            for(int j=0; j<space; j++) sb.append(" ");
            sb.append("\n");
        }
        //sb.append("\n");

        //now get string representations of left and right subtrees
        StringBuilder leftTree = prettyPrint(root.left, currentHeight+1, totalHeight);
        StringBuilder rightTree = prettyPrint(root.right, currentHeight+1, totalHeight);
        // now line by line print the trees side by side
        Scanner leftScanner = new Scanner(leftTree.toString());
        Scanner rightScanner = new Scanner(rightTree.toString());
//      spaceInBetween+=1;
        while(leftScanner.hasNextLine()) {
            if(currentHeight==totalHeight-1) {
                sb.append(String.format("%-2s %2s", leftScanner.nextLine(), rightScanner.nextLine()));
                sb.append("\n");
                spaceInBetween-=2;              
            }
            else {
                sb.append(leftScanner.nextLine());
                sb.append(" ");
                sb.append(rightScanner.nextLine()+"\n");
            }
        }

        return sb;

    }
private int getSpaceCount(int height) {
        return (int) (3*Math.pow(2, height-2)-1);
    }
private int getSlashCount(int height) {
        if(height <= 3) return height -1;
        return (int) (3*Math.pow(2, height-3)-1);
    }