OpenCV C++实现树结构可视化（画出一棵四叉树）

这是之前那篇关于C++实现决策树的子问题。用不了Python的Matplotlib，只能用OpenCV手撕。
假定我们要实现这样一个三层四叉树的结构。（画图软件太费时间了直接纸上画了）需要的是画圆，直线和中间标的index写字。最主要的是求圆心坐标。

背景图片我是拿windows自带的画图弄了个20000*20000的全空白jpg。
一、建立树结构

遍历了一下，结果是这样没错。
二、计算坐标
然后拿CV画图比较麻烦的一点就是坐标的计算。
假定：最底层的是所有4的i次方个叶子节点的圆相切。每4个叶子节点圆上一层的根节点圆横坐标在第2、3个叶子节点的正中间位置。
如图，这是一个三层的满四叉树，以此为例。层数i取值为0-2。求出最大层数为max（此处为2）。设d为每个小圆的直径，r为半径，△H为每一层的高度。（d=2r）
1.每层开始A->G->……->T->C坐标总长度Li的计算
可以看出，除了第0层是单个根节点，最底层是所有4^max 个圆相切，这两层是特殊的，要单独讨论。其他中间层都是遵循规律的。
最底层长度L2=16 d=4² d。
第二层，所有圆的长度要减去最左和最右两个圆的直径，即L1=4^maxd-4d。
该规律可通过四层满四叉树来泛化：
L1=4^max d-16d
L2=4^maxd-4d
L3=4^max d

最后得到：
所以除了第一层和最底层，中间层的长度Li=4^max-4^max-id。
最底层长度L底=4^max d。
2.每层的各个A->G->T->C坐标单长度L0的计算
同1，第0层和最底层是特殊的，单独讨论。
将Li的长度细分为若干等长L0，一个根节点对应一个L0。
第1层总长度为L1，则L0=L1。
第2层总长度为L2，则L0=L2/4-d。因为要求的是A->G->T->C的长度，最底层一开始是统一计算一堆圆的直径，所以多了最左和最右2个半径。
为了泛化中间层规律，再次采用四层满四叉树：
L01=L1
L02=3L2/15
L03=L3/16-d
五层满四叉树：
L03=3L3/63
L04=L4/64-d

最后得到：
所以除了第一层和最底层，中间层的长度L0i=3Li/（4ⁱ -1）。
最底层长度L0底=L底/（4^max-1）-d。
3.得到A，G，T，C的坐标
假设某个根节点的坐标为（x0，y0）。那么：
A（x0-L0/2,y0+△H）
G（x0-L0/6,y0+△H）
T（x0+L0/6,y0+△H）
C（x0+L0/2,y0+△H）
4.算法实现
此处树的结构体里我加了个tag，来区分节点的类型。以A点为例：

if (t->tag == 'a'){double L = pow(4, maxLayer) * 2 * radius - pow(4, maxLayer - t->layer) * 2 * radius;double L0 = L * 3 / (pow(4, t->layer) - 1);if (t->aleaf == NULL && t->gleaf == NULL && t->tleaf == NULL && t->cleaf == NULL){L = pow(4, maxLayer) * 2 * radius;L0 = L / pow(4, t->layer - 1) - 2 * radius;}pointX += -L0 / 2;pointY += 1000;}

三、做出图形
1.三层满四叉树

2.四层满四叉树

3.实现目标树结构
字体和圆形大小比1、2中有放大。

结论：我在反思是不是应该好好学一下Python，总这么手撕感觉不是个好办法。
Over.
代码

#include <iostream>
#include <opencv2/core/core.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui.hpp>
#include <opencv2/highgui/highgui_c.h>
#include <opencv2/opencv.hpp>
#include <opencv2/imgproc.hpp>
using namespace std;
using namespace cv;
struct treeNode
{int layer;int index;char tag;treeNode* aleaf;treeNode* gleaf;treeNode* tleaf;treeNode* cleaf;treeNode() :index(0), layer(0), tag(' '), aleaf(NULL), gleaf(NULL), tleaf(NULL), cleaf(NULL) {}
};
treeNode* createtreeNode()
{treeNode* t = new treeNode();t->aleaf = new treeNode();t->gleaf = new treeNode();t->tleaf = new treeNode();t->cleaf = new treeNode();t->aleaf->layer = 1;t->gleaf->layer = 1;t->tleaf->layer = 1;t->cleaf->layer = 1;t->aleaf->index = 1;t->gleaf->index = 2;t->tleaf->index = 3;t->cleaf->index = 4;t->aleaf->tag = 'a';t->gleaf->tag = 'g';t->tleaf->tag = 't';t->cleaf->tag = 'c';t->aleaf->aleaf = new treeNode();t->aleaf->tleaf = new treeNode();t->cleaf->aleaf = new treeNode();t->cleaf->gleaf = new treeNode();t->cleaf->cleaf = new treeNode();t->aleaf->aleaf->layer = 2;t->aleaf->tleaf->layer = 2;t->cleaf->aleaf->layer = 2;t->cleaf->gleaf->layer = 2;t->cleaf->cleaf->layer = 2;t->aleaf->aleaf->index = 5;t->aleaf->tleaf->index = 6;t->cleaf->aleaf->index = 7;t->cleaf->gleaf->index = 8;t->cleaf->cleaf->index = 9;t->aleaf->aleaf->tag = 'a';t->aleaf->tleaf->tag = 't';t->cleaf->aleaf->tag = 'a';t->cleaf->gleaf->tag = 'g';t->cleaf->cleaf->tag = 'c';return t;
}
vector<int> countLayer;
void traverseTree(treeNode* t)
{if (t == NULL) return;else{countLayer.push_back(t->layer);cout << "index:" << t->index << endl;traverseTree(t->aleaf);traverseTree(t->gleaf);traverseTree(t->tleaf);traverseTree(t->cleaf);}
}
int findMaxLayer(vector<int> c)
{int size = c.size();int max = 0;for (int i = 0; i < size; i++){if (c[i] > max)max = c[i];}return max;
}
Mat image = imread("untitled.jpg");
string intToChar(int n)
{char* num = new char[10];_itoa_s(n, num, sizeof(num), 10);string s = num;delete[] num;return s;
}
void drawTree(treeNode* t, double pointX, double pointY, string output)
{int radius = 200;//r;int maxLayer = findMaxLayer(countLayer);double previousX = pointX;double previousY = pointY;if (t == NULL) return;else{if (t->tag == 'a'){double L = pow(4, maxLayer) * 2 * radius - pow(4, maxLayer - t->layer) * 2 * radius;double L0 = L * 3 / (pow(4, t->layer) - 1);if (t->aleaf == NULL && t->gleaf == NULL && t->tleaf == NULL && t->cleaf == NULL){L = pow(4, maxLayer) * 2 * radius;L0 = L / pow(4, t->layer - 1) - 2 * radius;}pointX += -L0 / 2;pointY += 1000;}else if (t->tag == 'g'){double L = pow(4, maxLayer) * 2 * radius - pow(4, maxLayer - t->layer) * 2 * radius;double L0 = L * 3 / (pow(4, t->layer) - 1);if (t->aleaf == NULL && t->gleaf == NULL && t->tleaf == NULL && t->cleaf == NULL){L = pow(4, maxLayer) * 2 * radius;L0 = L / pow(4, t->layer - 1) - 2 * radius;}pointX += -L0 / 6;pointY += 1000;}else if (t->tag == 't'){double L = pow(4, maxLayer) * 2 * radius - pow(4, maxLayer - t->layer) * 2 * radius;double L0 = L * 3 / (pow(4, t->layer) - 1);if (t->aleaf == NULL && t->gleaf == NULL && t->tleaf == NULL && t->cleaf == NULL){L = pow(4, maxLayer) * 2 * radius;L0 = L / pow(4, t->layer - 1) - 2 * radius;}pointX += L0 / 6;pointY += 1000;}else if (t->tag == 'c'){double L = pow(4, maxLayer) * 2 * radius - pow(4, maxLayer - t->layer) * 2 * radius;double L0 = L * 3 / (pow(4, t->layer) - 1);if (t->aleaf == NULL && t->gleaf == NULL && t->tleaf == NULL && t->cleaf == NULL){L = pow(4, maxLayer) * 2 * radius;L0 = L / pow(4, t->layer - 1) - 2 * radius;}pointX += L0 / 2;pointY += 1000;}else if (t->tag == ' '){pointX = 10000;pointY = 1000;}output = intToChar(t->index);line(image, Point(previousX, previousY), Point(pointX, pointY), Scalar(0, 0, 0), 20);circle(image, Point(previousX, previousY), radius, Scalar(0, 0, 0), 20);circle(image, Point(previousX, previousY), radius - 10, Scalar(255, 255, 255), -1);circle(image, Point(pointX, pointY), radius, Scalar(0, 0, 0), 20);circle(image, Point(pointX, pointY), radius - 10, Scalar(255, 255, 255), -1);drawTree(t->aleaf, pointX, pointY, output);drawTree(t->gleaf, pointX, pointY, output);drawTree(t->tleaf, pointX, pointY, output);drawTree(t->cleaf, pointX, pointY, output);putText(image, &output[0], Point(pointX - 100, pointY + 100), 0, 10, Scalar(0, 0, 0), 20);}
}
void drawTreeTotal(treeNode* t)
{double xCircle = 10000;//x0;double yCircle = 1000;//y0;namedWindow("tree", CV_WINDOW_NORMAL);imshow("tree", image);drawTree(t, xCircle, yCircle,"");
}
int main()
{treeNode* t = createtreeNode();traverseTree(t);drawTree(t, 10000, 1000, "");drawTreeTotal(t);waitKey(0);system("pause");return 0;
}

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