飞道的博客

如何让数据结构可视化?

341人阅读  评论(0)

当我们实现一个比较复杂的数据结构,比如二叉树、图、跳表,Debug的时候怎么验证自己写的函数对不对呢?

一个方法是将数据结构可视化,与理论上的结果比较即可。

请出主角:Graphviz,带一种解释语言dot,可以用简明的代码作图。
之所以推荐这个是因为它可以自动排版

1. 安装

官网下载链接[1]:http://www.graphviz.org/download/

作者系统为win10,其他操作系统应该大同小异。
安装时需要勾选添加环境变量

添加环境变量

2. 渲染

有vscode的读者可以安装一个vscode插件:

安装vscode插件

安装完成后,新建一个.dot文件,右上角会出现一个渲染按钮:

渲染按钮

没有vscode的读者可以使用命令手动渲染:
dot -Tpng 你的代码文件名 -o 输出图片文件名

3. 编写代码

一个空的dot代码(什么都不渲染):


   
  1. digraph {
  2. }
四个样例渲染效果

如图左上,可以使用下面代码,来创建一个名字为a的结点


   
  1. digraph {
  2.   a
  3. }

如图左下,通过label的修改可以改动结点显示的文字。
如图右上,通过style = "dotted"可以让其外侧圈边成虚线(可以用来显示NULL结点)
代码中的引号疑似不是必须的,建议保留。


   
  1. digraph {
  2.     a[label =  "文字", style =  "dotted"]
  3. }

通过结点名称 -> 结点名称来创建一条线。
同理也可以使用dotted,(虚线用于连接NULL结点)。
这个taillabel可以在靠近第一个结点处显示一个数值(可用于显示结点中的一个数值)


   
  1. digraph {
  2.     node1[label =  "A"]
  3.     node2[label =  "B"]
  4.     node1 -> node2[style = dotted, taillabel =  "0"]
  5. }

tips:建议将结点的数据,也就是value,拿到node[label = ]中显示,最突出、显眼。

4. 坑

3.4.1 NULL补位

NULL,空指针,在C++中被定义为0
一个正常结点缺失左或右子结点时,会使用NULL指针来填补空缺。

正是因为其自动排版的功能,会导致一些坑。
举个例子,我们要画一个这样的二叉树:


   
  1.      1
  2.     |
  3.  -------
  4. |       |
  5. 0    没有右孩子(NULL结点)

因为我们不能使用开头为数字作为变量名,所以我们的命名规则为:n + 数字

绘画效果:

NULL结点补位

我们发现,如果不使用一个结点NULL来补位,树被拉成了一个链。
我们只需要使用一层NULL结点来补位,这样结构就渲染正常了。

3.4.2 命名

两个结点名字相同,会被判定为一个结点:

结点名称相同

虽然这种情况在二叉搜索树中不存在,但是这里还是提一下。

怎么区分不同的结点呢?我们可以通过C++程序中结点的指针来命名。
结点名称:n + 指针
即使两个结点存储内容相同,但是在电脑中的内存地址一定不同。

但是NULL结点都会被命名为n0,无法区分,怎么办呢?
我这里使用的解决方法:NULL结点命名规则为n + 叶子结点指针 + 是左子结点还是右子结点

AVL样例

3.5 代码

这个代码是基于Part 1中结点的定义来实现的。


   
  1. void DEBUG() {  // 使用了part 2中的软件来绘图,调试神器
  2.     FILE *fp = NULL;
  3.     fp = fopen( "./output.dot""w");  // ./output.dot 为输出的文件名
  4.     fprintf(fp,  "digraph {\n");
  5.     deque<node*> q;  // 前序遍历,使用队列实现
  6.     node *current;
  7.     q.push_back(root);
  8.     while (!q.empty()) {
  9.         current = q.front();
  10.         q.pop_front();
  11.          if (current == NULL) {
  12.              continue;
  13.         }
  14.         fprintf(fp,  "\tn%d[label = \"%d\"]\n", current, current->value);
  15.          for ( int i =  0; i <  2; ++i) {
  16.              if (current->child[i]) {
  17.                 fprintf(fp,  "\tn%d -> n%d[style = blod]\n", current, current->child[i]);
  18.                 q.push_back(current->child[i]);
  19.             }  else {
  20.                 fprintf(fp,  "\tnull%d%d[label = \"NULL\", style = dotted]\n", current, i);
  21.                 fprintf(fp,  "\tn%d -> null%d%d[style = dotted]\n", current, current, i);
  22.             }
  23.         }
  24.     }
  25.     fprintf(fp,  "}");
  26.     fclose(fp);
  27. }

参考资料

[1]

官网下载链接: http://www.graphviz.org/download/


转载:https://blog.csdn.net/bjweimengshu/article/details/117433046
查看评论
* 以上用户言论只代表其个人观点,不代表本网站的观点或立场