Existe alguma biblioteca para desenhar estruturas de árvores de estado no TikZ?

Question

State tree structure (STS)s são algum tipo especial de diagrama, pertencem à state chartfamília s.

Um típico STSpode ser descrito abaixo:

O número de ramificações, rótulos de estado e símbolos de cruz ou união podem ser formados em qualquer estrutura arbitrária, conforme a intenção do designer.

Talvez tikz-treesfosse uma aproximação, mas pelo que verifiquei não achei que fosse capaz de gerar algo parecido com a figura, em geral.

Existe alguma biblioteca especializada para algum tipo de coisa TikZ?!

Answer 1

Aqui está uma versão que define um estilo Forest, state treepara formatar árvores deste tipo. As suposições, com base no exemplo, são que

• as crianças devem estar espalhadas uniformemente;
• o primeiro e o último filho devem estar equidistantes dos pais;
• as bordas devem ser desenhadas apenas para o primeiro e o último filho;
• o conteúdo dos nós deve ser composto em modo matemático.

O estilo pode ser modificado se um ou mais destes pressupostos necessitarem de alteração.

Aqui está o código da árvore, que é uma ligeira adaptação deIgnasi's:

\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 treedefine o estilo. O resto é automático, então não há necessidade de no edgeetc.

Isso produz o seguinte resultado:

Código completo:

\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

você também pode tentar forest, embora eu não saiba como distribuir corretamente alguns filhos:

\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}

Atualização: com sugestão do JLDiaz, o resultado fica melhor, ainda não perfeito, mas melhor.

\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

Uma primeira tentativa seria a seguinte. Não tenho muita experiência em desenhar árvores, então talvez haja uma maneira melhor de fazer isso. Porém, o ponto chave é a colocação dos nós entre os filhos, e a calcbiblioteca é perfeita para isso:

\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}

Você pode usar uma das três macros ( \stnode, \stnodec(center), \stnoderootc(nó raiz automático, centro)) para colocar os nós de anotação. O nome raiz deve ser redefinido para representar o nome real do nó raiz. Para máxima flexibilidade, basta usar \stnode.

Os argumentos são #1:primeiro nó, #2: segundo nó, #3: texto do nó.

O resultado é o seguinte:

Obviamente, os respectivos nós devem ter o mesmo posicionamento y, ainda funcionará se não for o caso, mas parecerá estranho.