C Como “desenhar” uma árvore binária para o console [fechado]
https://stackoverflow.com/questions/801740
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03-07-2019 - |
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Quais algoritmos podem ser usados para desenhar uma árvore binária no console?A árvore é implementada em C.Por exemplo, um BST com números:2 3 4 5 8 seria mostrado no console como:
Solução
Confira Imprimindo árvores binárias em Ascii
De @AnyOneElse Pastbin abaixo:
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
!!!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];
};
saída:
2
/ \
/ \
/ \
1 3
/ \ / \
0 7 9 1
/ / \ / \
2 1 0 8 8
/
7
Outras dicas
Código:
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]);
}
Saída:
.----------------------(006)-------.
.--(001)-------. .--(008)--.
.--(-02) .--(003)-------. (007) (009)
.-------(-06) (002) .--(005)
.--(-08)--. (004)
(-09) (-07)
ou
(006)
+------------------------+---------+
(001) (008)
+----+---------+ +----+----+
(-02) (003) (007) (009)
+----+ +----+---------+
(-06) (002) (005)
+---------+ +----+
(-08) (004)
+----+----+
(-09) (-07)
Algumas dicas:o espaçamento entre nós na mesma profundidade (por exemplo, 2 e 4 ou 3 e 8 no seu exemplo) é uma função da profundidade.
Cada linha impressa consiste em todos os nós com a mesma profundidade, impressos do nó mais à esquerda para o nó mais à direita.
Portanto, você precisa de uma maneira de, por exemplo, organizar seus nós em matrizes de linhas, de acordo com sua profundidade, na ordem de sua posição mais à esquerda.
A partir do nó raiz, um pesquisa em largura visitará os nós na ordem de profundidade e posição mais à esquerda.
O espaçamento entre os nós pode ser encontrado encontrando a altura máxima da árvore, usando alguma largura constante para os nós mais profundos e dobrando essa largura para cada profundidade menor, de modo que a largura para qualquer profundidade = (1 + profundidade máxima - profundidade atual) * largura mais profunda .
Esse número fornece a "largura horizontal" impressa de cada nó em qualquer profundidade específica.
Um nó esquerdo está horizontalmente posicionado na metade esquerda da largura do pai, um nó direito na metade direita.Você inserirá espaçadores fictícios para qualquer nó que não tenha pais;uma maneira mais fácil de fazer isso seria garantir que todas as folhas estejam na mesma profundidade que o nó mais profundo, com em branco como seu valor.Obviamente, você também terá que compensar a largura dos valores, talvez tornando a largura da maior profundidade pelo menos tão larga quanto a impressa (representação decimal, presumivelmente) do nó de maior valor.
Aqui está mais uma tomada quando uma árvore é implementada em um array:
#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;
}
Saída:
0
1-----------------------------------2
3-----------------4 5-----------------6
7---------8 9---------1 2---------3 4---------5
Eu tenho esta pequena solução em c++ - ela pode ser facilmente convertida para c.
Minha solução requer uma estrutura de dados suplementar para armazenar a profundidade do nó atual dentro da árvore (isso porque se você estiver trabalhando com uma árvore incompleta, a profundidade de uma determinada subárvore pode não ser consistente com a profundidade da árvore completa).
#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;
}
Ele imprime o seguinte:
0
1 2
3 4 5 6
Veja a saída do comando pstree no Linux.Ele não produz a saída na forma exata que você deseja, mas IMHO é mais legível dessa forma.
Eu apóio a recomendação de Litb.Eu tive que fazer isso recentemente para imprimir a árvore VAD de um processo do Windows e usei a linguagem DOT (basta imprimir os nós da sua função de caminhada na árvore binária):
http://en.wikipedia.org/wiki/DOT_idioma
Por exemplo, seu arquivo DOT conteria:
digraph graphname {
5 -> 3;
5 -> 8;
3 -> 4;
3 -> 2;
}
Você gera o gráfico com dotty.exe ou converte-o para PNG usando dot.exe.
Uma árvore de impressão de solução C++ muito simples na direção horizontal:
5
1
5
9
7
14
Código (Node::print() função é o que importa):
#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();
}
Eu acho que você não deveria codificar isso sozinho, mas dê uma olhada Árvore::Visualizar que parece ser uma boa implementação de Perl com diferentes estilos possíveis e usa/porta um dos algoritmos lá.
Eu tenho um programa Ruby que calcula as coordenadas onde cada nó de uma árvore binária deve ser desenhado aqui: http://hectorcorrea.com/Blog/Drawing-a-Binary-Tree-in-Ruby
Este código usa um algoritmo muito básico para calcular as coordenadas e não é "eficiente em área", mas é um bom começo.Se você quiser ver o código "ao vivo" você pode testá-lo aqui: http://binarytree.heroku.com/
