用Canvas画一棵二叉树 - 走看看

笔墨伺候

var canvas = document.getElementById('canvas');
var ctx = canvas.getContext('2d');
// 然后便可以挥毫泼墨了

树的样子

const root = {
      value: 'A',
      label: '100',
      left: {
        value: 'B',
        label: '70',
        left: {
          value: 'D',
          label: '40',
          left: {
            value: 'H',
            label: '20',
            left: null,
            right: null
          },
          right: {
            value: 'I',
            label: '20',
            left: null,
            right: null
          }
        },
        right: {
          value: 'E',
          label: '30',
          left: null,
          right: null
        }
      },
      right: {
        value: 'C',
        label: '30',
        left: {
          value: 'F',
          label: '15',
          left: null,
          right: null
        },
        right: {
          value: 'G',
          label: '15',
          left: null,
          right: null
        }
      }
    }

构思构思

这样一幅大作，无非就是由黑色的正方形+线段构成
这正方形怎么画

function drawRect(text, x, y, unit) {
  ctx.fillRect(x, y, unit, unit)
  // fillRect(x, y, width, height) 
  // x与y指定了在canvas画布上所绘制的矩形的左上角（相对于原点）的坐标
  // width和height设置矩形的尺寸。
  ctx.font = "14px serif"
  ctx.fillText(text, x + unit, y + unit) // 再给每个正方形加个名字
}

这直线怎么画

function drawLine(x1, y1, x2, y2) {
  ctx.moveTo(x1, y1)
  ctx.lineTo(x2, y2)
  ctx.stroke()
}

这关系怎么画

// 前序遍历二叉树
function preOrderTraverse(root, x, y){
  drawRect(root.value, x, y)
  if(root.left){
    drawLine(x, y, ...)
    preOrderTraverse(root.left, ...)
  }
  if(root.right){
    drawLine(x, y, ...)
    preOrderTraverse(root.right, ...)
  }
}

现在遇到个小问题，如何确定节点的子节的位置？

父节点与子结点在y轴上的距离固定，为正方形长度unit的两倍；父节点与子结点在x轴上的距离满足n2=(n1+2)*2-2，其中设父节点与子结点在x轴上最短的距离n0=1，即unit，而父节点与子结点在x轴上最长的距离取决于该树的层数。
如何得到树的深度？

function getDeepOfTree(root) {
  if (!root) {
    return 0
  }
  let left = getDeepOfTree(root.left)
  let right = getDeepOfTree(root.right)
  return (left > right) ? left + 1 : right + 1
}

这样父节点与子结点在x轴上最长的距离

let distance = 1
const deep = getDeepOfTree(root)
for (let i = 2; i < deep; i++) {
  distance = (distance + 2) * 2 - 2
}
// distance*unit 即为父节点与子结点在x轴上最长的距离

unit为正方形的长度，如何确定，假设canvas的宽度为1000，由深度deep可知，树的最大宽度为Math.pow(2, deep - 1)，最底层的正方形占据4个unit。

所以unit是如此计算，const unit = 1000 / (Math.pow(2, deep - 1) * 4 + 8)，+8是个备用空间。

代码

<html>

<body>
  <canvas id="canvas" width="1000"></canvas>
  <script>
    const root = {
      value: 'A',
      label: '100',
      left: {
        value: 'B',
        label: '70',
        left: {
          value: 'D',
          label: '40',
          left: {
            value: 'H',
            label: '20',
            left: null,
            right: null
          },
          right: {
            value: 'I',
            label: '20',
            left: null,
            right: null
          }
        },
        right: {
          value: 'E',
          label: '30',
          left: null,
          right: null
        }
      },
      right: {
        value: 'C',
        label: '30',
        left: {
          value: 'F',
          label: '15',
          left: null,
          right: null
        },
        right: {
          value: 'G',
          label: '15',
          left: null,
          right: null
        }
      }
    }
    const canvas = document.getElementById('canvas')
    const ctx = canvas.getContext('2d')

    const deep = getDeepOfTree(root)
    let distance = 1
    for (let i = 2; i < deep; i++) {
      distance = (distance + 2) * 2 - 2
    }
    const unit = 1000 / (Math.pow(2, deep - 1) * 4 + 8)
    canvas.setAttribute('height', deep * unit * 4)

    const rootX = (1000 - unit) / 2
    const rootY = unit
    preOrderTraverse(root, rootX, rootY, distance)
    
    // 得到该树的高度
    function getDeepOfTree(root) {
      if (!root) {
        return 0
      }
      let left = getDeepOfTree(root.left)
      let right = getDeepOfTree(root.right)
      return (left > right) ? left + 1 : right + 1
    }

    function preOrderTraverse(root, x, y, distance) {
      drawRect(root.value, x, y) // 绘制节点
      if (root.left) {
        drawLeftLine(x, y + unit, distance)
        preOrderTraverse(root.left, x - (distance + 1) * unit, y + 3 * unit, distance / 2 - 1)
      }
      if (root.right) {
        drawRightLine(x + unit, y + unit, distance)
        preOrderTraverse(root.right, x + (distance + 1) * unit, y + 3 * unit, distance / 2 - 1)
      }
    }

    function drawRect(text, x, y) {
      ctx.fillRect(x, y, unit, unit)
      ctx.font = "14px serif"
      ctx.fillText(text, x + unit, y + unit)
    }

    function drawLeftLine (x, y, distance) {
      ctx.moveTo(x, y)
      ctx.lineTo(x - distance * unit, y + 2 * unit)
      ctx.stroke()
    }

    function drawRightLine (x, y, distance) {
      ctx.moveTo(x, y)
      ctx.lineTo(x + distance * unit, y + 2 * unit)
      ctx.stroke()
    }
  </script>
</body>

</html>

来点互动

实现移动至节点出现tooltip

首先要有tooltip

<div id="tooltip" style="position:absolute;"></div>
...
const tooltip = document.getElementById('tooltip')

由于canvas是一个整体元素，所以只能给canvas绑定事件，根据鼠标的坐标，判断是否落在某个正方形区域内
这里有个关健个函数

ctx.rect(0, 0, 100, 100)
ctx.isPointInPath(x, y)
// 判断x，y是否落在刚刚由path绘制出的区域内

所以在绘制正方形时还要将其path记下来

let pathArr = []
function preOrderTraverse(root, x, y, distance) {
  pathArr.push({
    x,
    y,
    value: root.value,
    label: root.label
  })
  // 记录正方形左上角的位置，就可以重绘路径
  drawRect(root.value, x, y) // 绘制节点
  if (root.left) {
    drawLeftLine(x, y + unit, distance)
    preOrderTraverse(root.left, x - (distance + 1) * unit, y + 3 * unit, distance / 2 - 1)
  }
  if (root.right) {
    drawRightLine(x + unit, y + unit, distance)
    preOrderTraverse(root.right, x + (distance + 1) * unit, y + 3 * unit, distance / 2 - 1)
  }
}

绑定事件

// 模拟鼠标hover效果
canvas.addEventListener('mousemove', (e) => {
  let i = 0
  while (i < pathArr.length) {
    ctx.beginPath()
    ctx.rect(pathArr[i].x, pathArr[i].y, unit, unit)
    if (ctx.isPointInPath(e.offsetX, e.offsetY)) {
      canvas.style.cursor = 'pointer'
      tooltip.innerHTML = `<span style="font-size:14px;">${pathArr[i].label}</span>`
      tooltip.style.top = `${pathArr[i].y + unit + 4}px`
      tooltip.style.left = `${pathArr[i].x + unit}px`
      break
    } else {
      i++
    }
  }
  if (i === pathArr.length) {
    canvas.style.cursor = 'default'
    tooltip.innerHTML = ``
  }
})

线上demo

JSBin地址