使用Qt的QObject类实现多叉树

使用Qt的QObject类实现多叉树

         最近研究骨骼动画，需要显示人物模型的骨骼结构，说到骨骼结构，在计算机图形学中通常用树状结构来描述，在一篇介绍骨骼动画的文章中也谈到了树状结构。树是一种数据结构，它通常通过链式结构的形式来存储，能够直观地表达自然界的层次关系。正是因为树的这些特点，它非常适合渲染骨骼。

         接下来就是如何实现树状结构了，虽然我以前实现过二叉树，但是这次要做的是多叉树，它具有多个孩子，还是有些不同的。一位高手自己通过std::vector和链式结构实现了多叉树，而强大的Qt开发框架似乎没有这样的数据结构？难道我也要自己动手？

         回家的路上我想到Qt不是有父子树结构吗？通过这样特殊的数据结构可以省去了delete操作符的调用，实现了半自动内存管理。其实Qt的父子树结构也可以用作二叉树和多叉树。下面请看我写的一小段代码：

#include <QDebug>
#include <QCoreApplication>
#include <QObject>
#include <QRegularExpression>
 
int main(int argc, char *argv[])
{
   QCoreApplication a(argc, argv);
 
   QObject* pA1 = new QObject( Q_NULLPTR );
   pA1->setObjectName( "A1" );
   QObject* pB1 = new QObject( pA1 );
   pB1->setObjectName( "B1" );
   QObject* pB2 = new QObject( pA1 );
   pB2->setObjectName( "B2" );
   QObject* pC1 = new QObject( pB2 );
   pC1->setObjectName( "C1" );
   QObject* pC2 = new QObject( pB2 );
   pC2->setObjectName( "C2" );
   QObject* pC3 = new QObject( pB2 );
   pC3->setObjectName( "C3" );
   QObject* pD1 = new QObject( pC2 );
   pD1->setObjectName( "D1" );
 
   pA1->dumpObjectTree( );
   qDebug( ) << pA1->findChildren<QObject*>(
                     QRegularExpression("B" ),
                     Qt::FindDirectChildrenOnly);
   delete pA1;
 
   return a.exec();
}

在这里我创建了几个QObject对象，其中ABCD代表着四个层级，通过QObject::dumpObjectTree()可以在控制台上看到我们创建的树的情况，而要查找它的孩子，Qt也有多个版本的QObject::findChild()模版函数和QObject::findChildren()模版函数。要注意的是，要创建基于QObject的多叉树，所有的节点（QObject）都必须在堆上创建，因为在析构的时候Qt在内部会调用delete操作符，这就要求操作数必须在堆上创建，否则出错。我的另外一篇文章讲到了Qt父子系统更多内容。

那么如何遍历树的所有节点？也不难，通过这样调用：findChildren<QObject*>( QString() );就可以获得QObject的所有孩子（不包括本身），需要注意的是，这样的遍历方法是先序遍历方法。

Qt还提供了一个函数QObject::children()，它用来返回的是它的直属孩子。当然也可以通过findChildren<QObject*>( QString(), Qt::FindDirectChildrenOnly );来实现。