TikZ で状態ツリー構造を描画するライブラリはありますか?

Question

State tree structure (STS)は、特別な種類の図であり、state charts ファミリに属します。

典型的な例STSを以下に示します。

ブランチ、状態ラベル、十字または結合記号の数は、設計者の意図に応じて任意の構造で形成できます。

おそらくtikz-trees近似値でしょうが、私が調べたところ、一般的には図のようなものを生成できるとは思えませんでした。

何か特別なことのためのライブラリはありますかTikZ?

Answer 1

これは、このタイプのツリーをフォーマットするためのフォレストスタイルを定義するバージョンですstate tree。例に基づく仮定は次のとおりです。

• 子どもたちは均等に分散されるべきである。
• 最初の子と最後の子は親から等距離にある必要があります。
• エッジは最初と最後の子に対してのみ描画する必要があります。
• ノードの内容は数式モードで入力する必要があります。

これらの仮定の 1 つ以上を修正する必要がある場合は、スタイルを変更することができます。

これはツリーのコードです。これは、イグナシの:

\begin{forest}
  state tree,
  [x_0
    [x_1
      [x_{11}
        [x_{111}]
        [\dot{\cup}]
        [x_{112}]
      ]
      [\times]
      [x_{12}
        [x_{121}]
        [\dot{\cup}]
        [x_{122}]
      ]
    ]
    [\dot{\cup}]
    [x_2]
    [\dot{\cup}]
    [x_3
      [x_{31}]
      [\dot{\cup}]
      [x_{32}]
      [\dot{\cup}]
      [x_{33}]
    ]
  ]
\end{forest}

state treeスタイルを設定します。残りは自動なので、no edgeなどは必要ありません。

これにより、次の結果が生成されます。

完全なコード:

\documentclass[border=10pt,multi,tikz]{standalone}
\usepackage{forest}
% ateb: addaswyd o ateb Ignasi: https://tex.stackexchange.com/a/351690/
\forestset{%
  state tree/.style={%
    for tree={
      math content,
      parent anchor=children,
      child anchor=parent,
      tier/.option=level,
      calign=center,
    },
    where={>On>{n children}{2}}{
      for nodewalk={
        filter={children}{>On=!On=!&{n}{1}{n'}{1}}
      }{no edge}
    }{},
    before computing xy={
      where={isodd(n_children)}{
        tempdima/.process={OOOw3+d{!n=1.s}{!n'=1.s}{n children}{(##2-##1)/(##3-1)}},
        tempdimb/.option={!n=1.s},
        for children={
          s/.process={RROw3+d{tempdima}{tempdimb}{n}{##2+(##1*(##3-1))}}
        },
      }{},
    },
  },
}
\begin{document}
\begin{forest}
  state tree,
  [x_0
    [x_1
      [x_{11}
        [x_{111}]
        [\dot{\cup}]
        [x_{112}]
      ]
      [\times]
      [x_{12}
        [x_{121}]
        [\dot{\cup}]
        [x_{122}]
      ]
    ]
    [\dot{\cup}]
    [x_2]
    [\dot{\cup}]
    [x_3
      [x_{31}]
      [\dot{\cup}]
      [x_{32}]
      [\dot{\cup}]
      [x_{33}]
    ]
  ]
\end{forest}
\end{document}

Answer 2

を試すこともできますforestが、一部の子要素を正しく分散させる方法がわかりません。

\documentclass [multi=forest, border=2mm]{standalone} 
\usepackage{forest}

\begin{document}
\begin{forest}
for tree={math content}
[x_0
    [x_1 
        [x_{11} 
            [x_{111}] 
            [\dot{\cup}, no edge] 
            [x_{112}]]
        [\times, no edge]
        [x_{12}
            [x_{121}]
            [\dot{\cup}, no edge]
            [x_{122}]]]
    [\dot{\cup}, no edge]
    [x_2, no edge]
    [\dot{\cup}, no edge]
    [x_3
        [x_{31}]
        [\dot{\cup}, no edge]
        [x_{32}, no edge]
        [\dot{\cup}, no edge]
        [x_{33}]]]
\end{forest}

\end{document}

更新: JLDiaz の提案により、結果はより良くなりました。まだ完璧ではありませんが、より良くなりました。

\documentclass [multi=forest, border=2mm]{standalone} 
\usepackage{forest}

\begin{document}
\begin{forest}
for tree={math content}
[x_0
    [x_1 
        [x_{11} 
            [x_{111}] 
            [\dot{\cup}, no edge] 
            [x_{112}]]
        [\null, no edge]  %<-------------
        [\times, no edge]
        [x_{12}
            [x_{121}]
            [\dot{\cup}, no edge]
            [x_{122}]]]
    [\null, no edge]        %<-------------
    [\dot{\cup}, no edge]
    [x_2, no edge]
    [\dot{\cup}, no edge]
    [x_3
        [x_{31}]
        [\dot{\cup}, no edge]
        [x_{32}, no edge]
        [\dot{\cup}, no edge]
        [x_{33}]]]
\end{forest}

\end{document}

Answer 3

最初の試みは次のようになります。私はツリーを描くのにあまり慣れていないので、これを行うにはもっと良い方法があるかもしれません。ただし、重要な点は子の間にノードを配置することであり、ライブラリはcalcこれに最適です。

\documentclass{article}

\usepackage{tikz}
\usetikzlibrary{calc}

\def\rootname{root}
\newcommand{\stnode}[3]{\node at ($(#1)!0.5!(#2)$) { #3 }}
\newcommand{\stnodec}[3]{\node at ($(#1.center)!0.5!(#2.center)$) { #3 }}
\newcommand{\stnoderootc}[3]{\node at ($(\rootname-#1.center)!0.5!(\rootname-#2.center)$) { #3 }}

\begin{document}
    \begin{tikzpicture}
        [
            level 1/.style = {sibling distance = 3cm},
            level 2/.style = {sibling distance = 2cm}
        ]
        \node (root) { $x_0$ }
            child { node { $x_1$ } 
                child { node { $x_3$ } }
                child { node { $x_4$ } }
            }
            child { node { $x_2$ } 
                child { node { $x_5$ } }
                child { node { $x_6$ } }
            }
        ;
        place the annotation nodes between the children
        \stnode{root-1.center}{root-2.center}{$\times$};
        \stnodec{root-1-1}{root-1-2}{$\times$};
        \stnoderootc{2-1}{2-2}{$\times$};
    \end{tikzpicture}
\end{document}

3つのマクロ（\stnode、\stnodec）のいずれかを使用できます。c注釈ノードを配置するには、\stnoderootc（自動ルート ノード、中央））を使用します。ルート名は、ルート ノードの実際の名前を表すように再定義する必要があります。柔軟性を最大限に高めるには、 を使用します\stnode。

引数は、#1: 最初のノード、#2: 2 番目のノード、#3: ノード テキストです。

結果は以下のようになります。

当然、それぞれのノードは同じ y 配置を持つ必要があります。そうでなくても動作しますが、見た目が奇妙になります。