Wie drucke ich ein binäres Baumdiagramm?

Wie kann ich einen Binärbaum in Java drucken, damit die Ausgabe wie folgt aussieht:

   4 
  / \ 
 2   5 

Mein Knoten:

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

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

Ich habe einen einfachen Binärbaumdrucker erstellt. Sie können es verwenden und ändern, wie Sie möchten, aber es ist trotzdem nicht optimiert. Ich denke, dass hier viele Dinge verbessert werden können;)

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;
    }

}

Ausgabe 1:

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

Ausgabe 2:

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

Drucken Sie einen [großen] Baum zeilenweise.

Ausgabebeispiel:

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

Code:

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 Diese Antwort konzentriert sich nicht genau auf "binäre" Bäume, sondern druckt alle Arten von Bäumen. Die Lösung ist vom Befehl "tree" unter Linux inspiriert.

Ich habe dafür einen verbesserten Algorithmus entwickelt, der gut mit Knoten unterschiedlicher Größe umgeht. Es druckt von oben nach unten mit Linien.

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;
        }
    }
}

Um dies für Ihren Baum zu verwenden, lassen Sie Ihre NodeKlasse implementieren PrintableNode.

Beispielausgabe:

                                         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 ? " |      " : "        "));
        }
    }

}

wird drucken:

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

für die Eingabe

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

Dies ist eine Variante von @ anurags Antwort - es hat mich nervt, die Extras zu sehen

Angepasst an die Antwort von Vasya Novikov , um sie binärer zu gestalten und eine aus Effizienzgründen zu verwenden (das Verketten von Objekten in Java ist im Allgemeinen ineffizient).StringBuilderString

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();
}

Ausgabe:

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

michal.kreuzman schön, muss ich sagen.

Ich war faul, selbst ein Programm zu erstellen und im Internet nach Code zu suchen, als ich das fand, das mir wirklich geholfen hat.

Aber ich habe Angst zu sehen, dass es nur für einzelne Ziffern funktioniert, als ob Sie mehr als eine Ziffer verwenden würden, da Sie Leerzeichen und keine Tabulatoren verwenden, wird die Struktur verlegt und das Programm verliert seine Verwendung.

Für meine späteren Codes brauchte ich einige größere Eingaben (mindestens mehr als 10), was für mich nicht funktionierte, und nachdem ich viel im Netz gesucht hatte, als ich nichts gefunden hatte, machte ich selbst ein Programm.

Es hat jetzt einige Fehler, wieder im Moment fühle ich mich faul, sie zu korrigieren, aber es druckt das sehr schön und die Knoten können jeden großen Wert annehmen.

Der Baum wird nicht so sein, wie die Frage erwähnt, aber er ist um 270 Grad gedreht :)

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);
}    

Platzieren Sie diese Funktion mit Ihrem eigenen angegebenen TreeNode und behalten Sie den Level anfangs bei 0 und genießen Sie!

Hier sind einige der Beispielausgaben:

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


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

Das einzige Problem ist mit den sich erstreckenden Zweigen; Ich werde versuchen, das Problem so schnell wie möglich zu lösen, aber bis dahin können Sie es auch verwenden.

Ihr Baum benötigt für jede Schicht den doppelten Abstand:

       ein
      / \.
     / \.
    / \.
   / \.
   bc
  / \ / \
 / \ / \
 defg
/ \ / \ / \ / \
hijklmno

Sie können Ihren Baum in einem Array von Arrays speichern, einem Array für jede Tiefe:

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

Wenn Ihr Baum nicht voll ist, müssen Sie leere Werte in dieses Array aufnehmen:

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

Anschließend können Sie über das Array iterieren, um Ihren Baum zu drucken. Dabei werden Leerzeichen vor dem ersten Element und zwischen den Elementen je nach Tiefe gedruckt und die Zeilen gedruckt, je nachdem, ob die entsprechenden Elemente im Array für die nächste Ebene gefüllt sind oder nicht. Wenn Ihre Werte mehr als ein Zeichen lang sein können, müssen Sie beim Erstellen der Array-Darstellung den längsten Wert finden und alle Breiten und die Anzahl der Zeilen entsprechend multiplizieren.

Ich fand die Antwort von VasyaNovikov sehr nützlich, um einen großen allgemeinen Baum zu drucken, und modifizierte ihn für einen binären Baum

Code:

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);
        }
    }
}

Beispielausgabe:

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

Eine Lösung in Scala- Sprache, analog zu dem, was ich in Java geschrieben habe :

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
    }

}

Ausgabebeispiel:

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

Ich weiß, dass ihr alle eine großartige Lösung habt. Ich möchte nur meine teilen - vielleicht ist das nicht der beste Weg, aber es ist perfekt für mich!

Mit pythonund pipweiter ist es wirklich ganz einfach! BOOM!

Auf Mac oder Ubuntu (meins ist Mac)

1. Terminal öffnen
2. $ pip install drawtree
3. $pythonGeben Sie die Python-Konsole ein. Sie können es auf andere Weise tun
4. from drawtree import draw_level_order
5. draw_level_order('{2,1,3,0,7,9,1,2,#,1,0,#,#,8,8,#,#,#,#,7}')

GETAN!

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

Quellenverfolgung:

Bevor ich diesen Beitrag sah, ging ich auf Google "Binärbaum Klartext"

Und ich fand diese https://www.reddit.com/r/learnpython/comments/3naiq8/draw_binary_tree_in_plain_text/ , leiten Sie mich zu dieser 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   

Dies ist eine sehr einfache Lösung, um einen Baum auszudrucken. Es ist nicht so hübsch, aber es ist wirklich einfach:

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);
}

Beispielausgabe:

      106
            105
104
            103
                  102
                        101
      100

Basierend auf der Antwort von VasyaNovikov. Verbessert mit etwas Java-Magie: Generics and Functional Interface.

/**
 * 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);
    }
}

Beispiel für einen ersten Anruf:

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

Gibt so etwas aus

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

Ich habe einen Binärbaumdrucker in Java geschrieben.

Code ist hier auf GitHub .

Es wurde nicht für die Laufzeiteffizienz optimiert, aber da wir über das Drucken in ASCII sprechen, dachte ich, dass es nicht für sehr große Bäume verwendet werden wird. Es hat jedoch einige nette Funktionen.

1. Der Raum wird effizient genutzt, indem sich ein großer Teilbaum so weit wie möglich unter einem kleineren erstreckt.
2. Es gibt einen Parameter zum Festlegen des minimalen horizontalen Abstands zwischen Knotenbeschriftungen.
3. Knotenbezeichnungen sind Zeichenfolgen beliebiger Länge.
4. Zusätzlich zu einer Methode zum Drucken eines einzelnen Baums gibt es eine Methode zum Drucken einer Liste von Bäumen horizontal über die Seite (mit einem Parameter für die Seitenbreite), wobei so viele Zeilen wie erforderlich verwendet werden.
5. Es besteht die Möglichkeit, Bäume mit diagonalen Zweigen (mit Schrägstrichen und Backslash-Zeichen) oder mit horizontalen Zweigen (mit ASCII-Box-Zeichen) zu drucken. Letzteres ist kompakter und macht die Baumebenen optisch klarer.
6. Es klappt.

Einige Demo- / Testprogramme sind enthalten.

Es folgt ein Beispiel eines zufällig generierten Binärbaums, wie er vom Programm gedruckt wird. Dies zeigt die effiziente Raumnutzung mit einem großen rechten Teilbaum, der sich unter einem kleinen linken Teilbaum erstreckt:

             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                      

Ein Beispiel für das Drucken aller fünf Knoten-Binärbäume (mit Beschriftungen in der richtigen Reihenfolge) auf der Seite:

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 

Das Folgende ist ein Beispiel für denselben Baum, der auf 4 verschiedene Arten gedruckt wurde, mit einem horizontalen Abstand von 1 und 3 und mit diagonalen und horizontalen Zweigen.

                   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               

Dies ist eine interessante Frage, und ich habe auch ein Projekt dafür geschrieben.

Binärbaumdrucker

Hier sind einige Beispiele:

Zufällige BST drucken.

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     

'#' Bedeutet einen Pfadabschluss, bei dem unten kein Knoten vorhanden ist.

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

Ich musste in einem meiner Projekte einen Binärbaum drucken. Dafür habe ich eine Java-Klasse vorbereitet. Eine TreePrinterder Beispielausgaben lautet:

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

Hier ist der Code für die Klasse TreePrinterzusammen mit der Klasse TextNode. Zum Drucken eines beliebigen Baums können Sie einfach einen entsprechenden Baum mit TextNodeKlasse erstellen .

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;
    }
}

Schließlich ist hier eine Testklasse zum Drucken eines bestimmten Musters:

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));
    }
}

Sie können ein Applet verwenden, um dies sehr einfach zu visualisieren. Sie müssen die folgenden Elemente drucken.

1. Drucken Sie die Knoten als Kreise mit einem sichtbaren Radius

   • Holen Sie sich die Koordinaten für jeden Knoten.

   • Die x-Koordinate kann als die Anzahl der besuchten Knoten visualisiert werden, bevor der Knoten in seiner Inorder Traversal besucht wird.

   • Die y-Koordinate kann als Tiefe des jeweiligen Knotens dargestellt werden.

2. Drucken Sie die Zeilen zwischen Eltern und Kindern

   • Dies kann erreicht werden, indem die x- und y-Koordinaten der Knoten und der Eltern jedes Knotens in separaten Listen verwaltet werden.

   • Verbinden Sie für jeden Knoten außer root jeden Knoten mit seinem übergeordneten Knoten, indem Sie die x- und y-Koordinaten sowohl des untergeordneten als auch des übergeordneten Knotens verwenden.

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);
    }