利用PHP实现二叉树的图形显示

来源：互联网发布：电子阅读器软件编辑：程序博客网时间：2024/06/11 09:00

前言：

最近老师布置了一个作业：理解并实现平衡二叉树和红黑树，本来老师是说用C#写的，但是我学的C#基本都还给老师了，怎么办？那就用现在最熟悉的语言PHP来写吧！

有一个问题来了，书上在讲解树的时候基本上会给出形象的树形图。但是当我们自己试着实现某种树，在调试、输出的时候确只能以字符的形式顺序地输出。这给调试等方面带来了很大的不便。然后在各种百度之后，我发现利用PHP实现二叉树的图形显示的资源几乎是零！好吧，那我就自己个儿实现一个！

效果显示：

如果我是直接在这一步摆代码的话，估计大家会比较烦闷，那我就直接上结果吧，后面在补代码，先激发激发大家的阅读兴趣：

1、搜索二叉树：

这里写图片描述

2、平衡二叉树：

这里写图片描述

3、红黑树：

这里写图片描述

上代码：

我们给图片创建一个类吧，显得稍微的小高级：

#image.php 文件<?php/** * author:LSGOZJ * time:2016/10/24 12:38 * description: 绘制二叉树图像 */class image{    //树相关设置    //每层之间的间隔高度    private $level_high = 100;    //最底层叶子结点之间的宽度    private $leaf_width = 50;    //结点圆的半径    private $rad = 20;    //根节点离边框顶端距离    private $leave = 20;    //树（保存树对象的引用）    private $tree;    //树的层数    private $level;    //完全二叉树中最底层叶子结点数量（计算图像宽度时用到，论如何实现图片大小自适应）    private $maxCount;    //图像相关设置    //画布宽度    private $width;    //画布高度    private $height;    //画布背景颜色（RGB）    private $bg = array(        220, 220, 220    );    //节点颜色（搜索二叉树和平衡二叉树时用）    private $nodeColor = array(        255, 192, 203    );    //图像句柄    private $image;    /**     * 构造函数，类属性初始化     * @param $tree 传递一个树的对象     * @return null     */    public function __construct($tree)    {        $this->tree = $tree;        $this->level = $this->getLevel();        $this->maxCount = $this->GetMaxCount($this->level);        $this->width = ($this->rad * 2 * $this->maxCount) + $this->maxCount * $this->leaf_width;        $this->height = $this->level * ($this->rad * 2) + $this->level_high * ($this->level - 1) + $this->leave;        //1.创建画布        $this->image = imagecreatetruecolor($this->width, $this->height); //新建一个真彩色图像，默认背景是黑色        //填充背景色        $bgcolor = imagecolorallocate($this->image, $this->bg[0], $this->bg[1], $this->bg[2]);        imagefill($this->image, 0, 0, $bgcolor);    }    /**     * 返回传进来的树对象对应的完全二叉树中最底层叶子结点数量     * @param $level 树的层数     * @return 结点数量     */    function GetMaxCount($level)    {        return pow(2, $level - 1);    }    /**     * 获取树对象的层数     * @param null     * @return 树的层数     */    function getLevel()    {        return $this->tree->Depth();    }    /**     * 显示二叉树图像     * @param null     * @return null     */    public function show()    {        $this->draw($this->tree->root, 1, 0, 0);        header("Content-type:image/png");        imagepng($this->image);        imagedestroy($this->image);    }    /**     * （递归）画出二叉树的树状结构     * @param $root，根节点（树或子树） $i，该根节点所处的层 $p_x，父节点的x坐标 $p_y,父节点的y坐标     * @return null     */    private function draw($root, $i, $p_x, $p_y)    {        if ($i <= $this->level) {            //当前节点的y坐标            $root_y = $i * $this->rad + ($i - 1) * $this->level_high;            //当前节点的x坐标            if (!is_null($parent = $root->parent)) {                if ($root == $parent->left) {                    $root_x = $p_x - $this->width / (pow(2, $i));                } else {                    $root_x = $p_x + $this->width / (pow(2, $i));                }            } else {                //根节点                $root_x = (1 / 2) * $this->width;                $root_y += $this->leave;            }            //画结点（确定所画节点的类型（平衡、红黑、排序）和方法）            $method = 'draw' . get_class($this->tree) . 'Node';            $this->$method($root_x, $root_y, $root);            //将当前节点和父节点连线（黑色线）            $black = imagecolorallocate($this->image, 0, 0, 0);            if (!is_null($parent = $root->parent)) {                imageline($this->image, $p_x, $p_y, $root_x, $root_y, $black);            }            //画左子节点            if (!is_null($root->left)) {                $this->draw($root->left, $i + 1, $root_x, $root_y);            }            //画右子节点            if (!is_null($root->right)) {                $this->draw($root->right, $i + 1, $root_x, $root_y);            }        }    }    /**     * 画搜索二叉树结点     * @param $x，当前节点的x坐标 $y，当前节点的y坐标 $node，当前节点的引用     * @return null     */    private function drawBstNode($x, $y, $node)    {        //节点圆的线颜色        $black = imagecolorallocate($this->image, 0, 0, 0);        $nodeColor = imagecolorallocate($this->image, $this->nodeColor[0], $this->nodeColor[1], $this->nodeColor[2]);        //画节点圆        imageellipse($this->image, $x, $y, $this->rad * 2, $this->rad * 2, $black);        //节点圆颜色填充        imagefill($this->image, $x, $y, $nodeColor);        //节点对应的数字        imagestring($this->image, 4, $x, $y, $node->key, $black);    }    /**     * 画平衡二叉树结点     * @param $x，当前节点的x坐标 $y，当前节点的y坐标 $node，当前节点的引用     * @return null     */    private function drawAvlNode($x, $y, $node)    {        $black = imagecolorallocate($this->image, 0, 0, 0);        $nodeColor = imagecolorallocate($this->image, $this->nodeColor[0], $this->nodeColor[1], $this->nodeColor[2]);        imageellipse($this->image, $x, $y, $this->rad * 2, $this->rad * 2, $black);        imagefill($this->image, $x, $y, $nodeColor);        imagestring($this->image, 4, $x, $y, $node->key . '(' . $node->bf . ')', $black);    }    /**     * 画红黑树结点     * @param $x，当前节点的x坐标 $y，当前节点的y坐标 $node，当前节点的引用     * @return null     */    private function drawRbtNode($x, $y, $node)    {        $black = imagecolorallocate($this->image, 0, 0, 0);        $gray = imagecolorallocate($this->image, 180, 180, 180);        $pink = imagecolorallocate($this->image, 255, 192, 203);        imageellipse($this->image, $x, $y, $this->rad * 2, $this->rad * 2, $black);        if ($node->IsRed == TRUE) {            imagefill($this->image, $x, $y, $pink);        } else {            imagefill($this->image, $x, $y, $gray);        }        imagestring($this->image, 4, $x, $y, $node->key, $black);    }}

好，现在我们来看看在客户端如何调用：

#client.phpclass Client{    public static function Main()    {        try {            //实现文件的自动加载            function autoload($class)            {                include strtolower($class) . '.php';            }            spl_autoload_register('autoload');            $arr = array(62, 88, 58, 47, 35, 73, 51, 99, 37, 93);//            $tree = new Bst();   //搜索二叉树            $tree = new Avl();    //平衡二叉树//            $tree = new Rbt();   //红黑树            $tree->init($arr);     //树的初始化//            $tree->Delete(62);//            $tree->Insert(100);//            $tree->MidOrder();    //树的中序遍历（这也是调试的一个手段，看看数字是否从小到大排序）            $image = new image($tree);            $image->show();    //显示图像        } catch (Exception $e) {            echo $e->getMessage();        }    }}Client::Main();

注：这里用到的那三个树的类大家可以参照我的另外三篇博客：《PHP二叉树（一）：二叉搜索树》、《PHP二叉树（二）：平衡二叉树（AVL）》、《PHP二叉树（三）：红黑树》

好了，终于实现了，由于对图像这方面不是太熟悉，加上坐标的计算比较复杂，这个显示功能我也差不多做了两天。所以大神就不要喷我了！

2 0