Рисование бинарных деревьев с помощью меток LaTeX

Question

Есть ли хороший инструмент для рисования бинарных деревьев с метками, которые визуализируются latex? Мне нужно, чтобы размещение узлов дерева выполнялось автоматически, потому что меток слишком много, чтобы вычислять их размещение вручную.

Если говорить точнее. Я могу легко контролировать формат вывода моих данных. Чего я не могу сделать, так это вывести в формат, в котором мне нужно вычислять координаты для каждого узла. Я хотел бы вывести данные в формат для инструмента, который может вычислять макет графика.

EDIT: Я заметил, что решение ниже, похоже, не принимает математику в метках. Например, код ниже не будет работать, но если я брошу доллары вокруг метки "x", то он будет работать. Это проблема, потому что мои метки - это матрицы 2x2.

\documentclass[tikz,border=5]{standalone}
\usetikzlibrary{graphs,graphdrawing,arrows.meta}
\usegdlibrary{trees}
\begin{document}
    \begin{tikzpicture}[>=Stealth]
        \graph[binary tree layout]
        {
            root->{$x$->{}}
        };
    \end{tikzpicture}
\end{document}

Answer 1

Последняя версия PGFсодержит ряд алгоритмов рисования графов (требующих lualatex), включая версию метода Рейнгольда–Тилфорда, и может легко обрабатывать большое количество узлов.

В простейшем случае дерево можно задать следующим образом:

\documentclass[tikz,border=5]{standalone}
\usetikzlibrary{graphs,graphdrawing,arrows.meta}
\usegdlibrary{trees}
\begin{document}
\begin{tikzpicture}[>=Stealth]
\graph[binary tree layout]{
  a -> {   
    b -> { 
      c -> { 
        d -> { e, f }, 
        g 
      }, 
    h -> { i, j }
    },
    k -> {
      l -> {
        m -> { n, o },
        p -> { q, r }
      }, 
      s -> {
        v -> {w, x},
        y -> {z}
      }
    }
  }
};
\end{tikzpicture}
\end{document}

Также возможно создание «макросов графа», что означает, что спецификация графа может быть создана более или менее автоматически, даже с использованием lua:

\documentclass[tikz,border=5]{standalone}
\usetikzlibrary{graphs,graphdrawing,graphs.standard,arrows.meta}
\usegdlibrary{trees}
\begin{document}
\tikzgraphsset{%
  levels/.store in=\tikzgraphlevel,
  levels=1,
  declare={full_binary_tree}{[
    /utils/exec={
      \edef\treenodes{%
\directlua{%
  function treenodes(l)
    if l == 0 then
      return "/"
    else
      return "/ [layer distance=" .. l*10 .. "]-- {" .. treenodes(l-1) .. ", " .. treenodes(l-1) .. "}"
    end
  end
  tex.print(treenodes(\tikzgraphlevel) .. ";")
}%
      }
    },
    parse/.expand once=\treenodes 
  ]}
}
\begin{tikzpicture}
\graph[binary tree layout, grow=down, sibling distance=5pt, significant sep=0pt, nodes={fill=red, draw=none, circle, inner sep=2.5pt, outer sep=0pt}]{
   full_binary_tree [levels=7];
};
\end{tikzpicture}
\end{document}