使用treeplot在MATLAB中绘制嵌套单元格树形图。

Question

我有一个表示树形结构的复杂单元格：

CellArray = {1,1,1,{1,1,1,{1,1,{1,{1 1 1 1 1 1 1 1}, 1,1}, 1,1},1,1,1},1,1,1,{1,1,1,1}};

我想通过使用treeplot(p)绘制相关树形结构，但不确定如何构建数组p以正确显示。

- Zander

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你能否发布一下你目前尝试过的内容？或者你遇到了哪些问题？ - crazyGamer

相关链接：https://stackoverflow.com/questions/45665684/finding-number-of-all-nested-cells-in-a-complex-cell - Wolfie

Answer 1

我们可以创建一个递归函数，探索您的单元格数组，并创建树指针数组（如文档中所述）到每个节点的父节点。

此函数接受一个单元格数组（例如您问题中的数组），该数组包含标量或嵌套的单元格数组。

treebuilder 的逻辑：

1. 如果一个项目是标量值，则分配一个父节点编号，增加节点数量 1。
2. 如果一个项目是单元格数组，则在该单元格上运行treebuilder函数，返回已达到的最大节点编号（以及生成的子树）。
3. 由于步骤2，函数是递归的，因此重复直到处理完每个元素。

函数：

function treearray = getTreeArray(cellarray)
    % initialise the array construction from node 0
    treearray = [0, treebuilder(cellarray, 1)]; 
    % recursive tree building function, pass it a cell array and root node
    function [out, node] = treebuilder(cellarray, rnode)
        % Set up variables to be populated whilst looping
        out = []; 
        % Start node off at root node
        node = rnode;
        % Loop over cell array elements, either recurse or add node
        for ii = 1:numel(cellarray)
            tb = []; node = node + 1;
            if iscell(cellarray{ii})
                [tb, node] = treebuilder(cellarray{ii}, node);
            end
            out = [out, rnode, tb];   
        end
    end
end

简单示例的使用方法

这是一个比你的更简单的示例，因此我们可以轻松地检查逻辑是否有效。

myCellArray = {1 1 {1 1 1 {1 1 1}}};
% This cell array has 3 levels: 
% - 3 child nodes (2,3,4) of the root node (1) 
% - Last node on the first level (4) has 4 children:
%     - 4 child nodes on second level (5,6,7,8) 
%     - Last node on the first level (8) has 3 children:
%         - 3 child nodes on third level (9,10,11)
myTreeArray = getTreeArray(myCellArray);
% Output, we see the corresponding nodes as listed above:
% [0 1 1 1 4 4 4 4 8 8 8]
treeplot(myTreeArray)

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你的单元数组

我认为这个按预期工作，注意你不必定义myCellArray或myTreeArray变量：

treeplot(getTreeArray({1,1,1,{1,1,1,{1,1,{1,{1 1 1 1 1 1 1 1}, 1,1}, 1,1},1,1,1},1,1,1,{1,1,1,1}}))

这里是输出图像，显示算法可以处理更复杂的树形结构。速度似乎也不错，但展示极其复杂的树形结构会有些多余！

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编辑：标记节点

您可以通过使用treelayout获取节点位置并在构建树状数组时遇到值时进行跟踪来标记节点。应调整函数以实现此“跟踪”操作，如下所示：

function [treearray, nodevals] = getTreeArray(cellarray)
    % initialise the array construction from node 0
    [nodes, ~, nodevals] = treebuilder(cellarray, 1); 
    treearray = [0, nodes];
    % recursive tree building function, pass it a cell array and root node
    function [out, node, nodevals] = treebuilder(cellarray, rnode)
        % Set up variables to be populated whilst looping
        out = []; nodevals = {};
        % Start node off at root node
        node = rnode;
        % Loop over cell array elements, either recurse or add node
        for ii = 1:numel(cellarray)
            node = node + 1;
            if iscell(cellarray{ii})
                [tb, node, nv] = treebuilder(cellarray{ii}, node);
                out = [out, rnode, tb];  
                nodevals = [nodevals, nv];
            else
                out = [out, rnode];
                nodevals = [nodevals, {node; cellarray{ii}}];
            end 
        end
    end
end

注意: 如果您想在图上标号，则可以使用类似的适应性来跟踪节点编号而不是节点值。

在这里，我使用了一个单元数组，以便每个节点上都可以有文本或数字值。如果您只需要数字值，则可以将nodevals存储在矩阵中，这样可以缩短后期格式化的时间。

然后，要绘制这个图，请使用：

% Run the tree building script above
[treearray, nodevals] = getTreeArray(myCellArray);
% Plot
treeplot(treearray);
% Get the position of each node on the plot  
[x,y] = treelayout(treearray);
% Get the indices of the nodes which have values stored
nodeidx = cell2mat(nodevals(1,:));
% Get the labels (values) corresponding to those nodes. Must be strings in cell array
labels = cellfun(@num2str, nodevals(2,:), 'uniformoutput', 0);
% Add labels, with a vertical offset to the y coords so that labels don't sit on nodes
text(x(nodeidx), y(nodeidx) - 0.03, labels);

下面是单元格myCellArray = {{17, 99.9}, 50}的示例输出，我选择这些数字是为了明确它们不是实际的“节点编号”！

- Wolfie

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工作得非常完美！感谢您的解释和注释行。 - Zander

非常感谢您分享宝贵的知识 :) - Zander