大家好。我是猿码叔叔，一位有着 5 年Java工作经验的北漂，业余时间喜欢瞎捣鼓，学习一些新东西来丰富自己。看过上一篇 Java 方法调用关系的老铁们，也许遗留了不少疑问，这Java方法调用关系可视化页面就这？这方法溯源菜单功能也没有实现啊？代码倒是挺全，拿来用还是有点麻烦！
好！今天就是给老铁们道歉来了，并奉上一篇 Canvas 画 N 叉树的方法，同时一一告诉大家为何上述问题迟迟没有解决。
以下，为了不重复造轮子，关于 HTML5 的 Canvas 介绍，以及如何创建都不在本篇范围内出现。大家可以去问文心一言。
一、N-ary树（N叉树）数据结构的应用
N 叉树的应用场景还是很多的，比如你们公司的部门结构，人员结构，还有我刚刚说到的 Java 方法调用关系等等。或许你可以使用“X-mind”或“亿图脑图”等脑图软件，但对于开发项目集成来说，使用 H5 的 Canvas 来画一棵生动的树图是一件很酷的事。
二、画 N 叉树的准备工作
1、准备 N 叉树的样例数据
这里我准备的是每个对象含有 3 个字段：value(string)、countOfChild(int)、children(array)。
const result = {
value: 'Root',
children:
[
{
value: '1',
children:[
{
value: '2', children:[]
},
{
value: '3',
children:[
{
value: '4',
children: []
},
{
value: '5',
children: []
},
{
value: '6',
children: [
{
value: '7',
children: []
},
{
value: '8',
children: [
{
value: '9',
children: []
},
{
value: '10',
children: []
},
{
value: '11',
children: []
},
{
value: '12',
children: []
},
{
value: '13',
children: []
}
]
},
]
}
]
},
{
value: '14', children:[]
}
]
},
{
value: '15',
children:[
{
value: '16', children:[]
},
{
value: '17', children:[]
}
]
},
{
value: '18',
children:[
{
value: '19', children:[]
},
{
value: '20', children:[]
}
]
},
{
value: '21',
children:[
{
value: '22', children:[]
},
{
value: '23', children:[]
},
{
value: '24', children:[]
},
{
value: '25', children:[]
}
]
}
]
}2、如何确定每个节点的位置
canvas 画图与 H5 写 div 或者 span 元素不同的是，后者可以用 display 或者 margin 来设置位置。前者则需要一定的数学知识，即 xy 坐标。然后你想画什么形状？圆形（circle/arc）、长方形（rectangle）或者贝塞尔曲线（curve）等。这里我们要画的是“长方形”。所以我们得需要知道怎么用 Canvas 画一个长方形？
<!-- h5代码 -->
<canvas width="400" height="400" id="myCanvas"></canvas>
<!-- JS 代码 -->
window.onload = () => {
draw();
};
draw = () => {
const myCanvas = document.querySelector('#myCanvas');
const ctx = myCanvas.getContext('2d');
// 前面两个数字对应 x、y 坐标，后两个数字对应宽(w)和高(h)
ctx.strokeRect(200, 200, 100, 80);
};IDEA中右键创建 HTML5 文件，然后运行上面的代码你就会看到一个宽100px和高80px的长方形了。
为什么画长方形，常见的N叉树都是用圆形代表一个节点，这里画长方形你可以把他想象成圆形。
3、如何用直线连接两个节点
画！Canvas 既然提供画方形的函数，直线也是有的。
draw = () => {
const myCanvas = document.querySelector('#myCanvas');
const ctx = myCanvas.getContext('2d');
const rec1X = 200, rec1Y = 200, rec1W = 100, rec1H = 80;
ctx.strokeRect(rec1X, rec1Y, rec1W, rec1H);
// 两个矩形的 x 坐标相同，y 不同时纵向平移；x 不同，y 相同时水平平移
const rec2X = rec1X, rec2Y = rec1Y + 200;
ctx.strokeRect(rec2X, rec2Y, rec1W, rec1H);
// 移动到第一个矩形的底部中央。xy中的 x 位于矩形左下角，y 位于矩形顶部中央，现在你可以计算如何移动了
ctx.moveTo(rec1X + (rec1W >> 1), rec1Y + rec1H);
ctx.lineTo(rec2X + (rec1W >> 1), rec2Y);
ctx.stroke();
};此部分代码要特别注意的是线段的两个端点移动的位置的计算方式。moveTo 是第一个端点的位置，lineTo 是将线段指向的目标位置。在不了解如何移动时，可以先随便填两个数字，然后根据偏差，找出计算规律即可。
4、如何填充文字（fillText）
将文字填充到 Canvas 画的矩形中时，与 HTML 创建一个 span 元素，然后键入文字，最后通过 css 样式设置 border、padding 等等不同的是，矩形与文字是完全两个互不相干的事情，唯一直观上让文字嵌入在矩形内部中央的是两者的 xy 坐标。这有点像刚刚画线的那个思路。
draw = () => {
const myCanvas = document.querySelector('#myCanvas');
const txtHeight = 30;
const ctx = myCanvas.getContext('2d');
ctx.font = `${txtHeight}px Arial`;
const root = "root", child = 'child';
const rec1X = 200, rec1Y = 200, rec1W = 100, rec1H = 80;
ctx.strokeRect(rec1X, rec1Y, rec1W, rec1H);
const txtWidth = ctx.measureText(root).width;
ctx.fillText(root, rec1X + (rec1W - txtWidth >> 1), rec1Y + (rec1H >> 1) + txtHeight / 3);
// 两个矩形的 x 坐标相同，y 不同时纵向平移；x 不同，y 相同时水平平移
const rec2X = rec1X, rec2Y = rec1Y + 200;
const childTxtWidth = ctx.measureText(child).width;
ctx.strokeRect(rec2X, rec2Y, rec1W, rec1H);
ctx.fillText(child, rec2X + (rec1W - childTxtWidth >> 1), rec2Y + (rec1H >> 1) + txtHeight / 3);
// 移动到第一个矩形的底部中央。xy中的 x 位于矩形左下角，y 位于矩形顶部中央，现在你可以计算如何移动了
ctx.moveTo(rec1X + (rec1W >> 1), rec1Y + rec1H);
ctx.lineTo(rec2X + (rec1W >> 1), rec2Y);
ctx.stroke();
};关于文字的xy坐标计算方式，咱们还是不在注释里强调。x位于矩形的左下角顶点，我们要将x移动到矩形中央，假设矩形的底部宽为 w，那么第一步就是 x + w / 2。这时候你会发现文字的 x 坐标并没有居中，这里我们还要减去文字宽度的一半才能居中，就是 (x + (矩形宽度- 文字宽度 / 2))。与 y 坐标计算不同的是，以 x 坐标为准的物体通常靠右。你可以拿起你上学时的尺子，观察它的刻度，x 坐标的标准就是，物体在刻度的右侧，而以 y 坐标为标准的物体则在刻度左侧或者是上侧，所以当 (y + 矩形高度 / 2) 同时还要再加上 （文字高度 / 3）。
三、开始画 N 叉树
画 N 叉树之前，有一个严肃的问题。这个问题不是我刚要画就能想出来的，而是我在实践过程中发现的，现在分享给大家。N 叉树有很多个层级，为树的高度，他不像“完美二叉树”那样完美，你闭着眼睛就可以想象每个节点的分布，在计算其叶子节点时，知道高度就能知道叶子节点的个数，这样有利于我们划分每个节点的“占用宽度”。N 叉树计算每个节点的占用宽度时，需要知道以当前节点为父节点的叶子节点个数。你可以回到 2.1 查看那个样例数据。那棵树一共有 18 个叶子节点。第二层的每个节点所拥有的叶子节点是不同的，分别为 {10, 2, 2, 4}。这意味着拥有 10 个叶子节点的节点将占用 canvas 宽度的 10/18。其他节点的计算方式都是如此，但
当当前节点的叶子节点个数为 0 时，你需要考虑到为当前节点留余地，前提是你计算当前节点的占位宽度是以叶子节点个数为先决条件。
我们知道了如何为每个节点划分占位宽度，那又如何为每个节点设置 xy 坐标呢？这里如果你对第二部分的内容阅读的够仔细，相信你应该能够有点眉目，也就是 2.3 和 2.4 那些部分。
function draw() {
// const ret = {};
cntOfEachLevel();
console.log(result);
const ctx = myCanvas.getContext('2d');
ctx.font = "20px Arial";
const text = result.value;
const div = canvasWidth / result.cntOfChild;
// 使用 measureText 测量文本宽度
const textWidth = ctx.measureText(text).width;
const cx1 = canvasWidth / 2 - textWidth, cy1 = 10;
const shapeWidth = textWidth + 20;
const txtX = cx1 + 10, txtY = cy1 + 19;
ctx.beginPath();
ctx.fillText(text, txtX, txtY);
ctx.strokeRect(cx1, cy1, shapeWidth, 25);
drawChildren(ctx, cx1, cy1, 0, shapeWidth, result.children, div, 1);
}
const levelHeight = 100, canvasWidth = 2000;
drawChildren = (ctx, cx1, cy1, l, pShapeWidth, arr, div, level) => {
let n = arr.length;
if (n === 0) return;
let pre = l;
for (let i = 0; i < n; ++i) {
let curWidth = div * arr[i].cntOfChild;
curWidth = curWidth === 0 ? div : curWidth;
const textWidth = ctx.measureText(arr[i].value).width;
const shapeWidth = textWidth + 20;
const cx2 = pre + (curWidth >> 1), cy2 = cy1 + levelHeight;
ctx.beginPath();
ctx.strokeRect(cx2, cy2, shapeWidth, 25);
const textX = cx2 + 10, textY = cy2 + 19;
ctx.fillText(arr[i].value, textX, textY);
ctx.stroke();
ctx.beginPath();
ctx.moveTo(cx1 + pShapeWidth / 2, cy1 + 25);
ctx.lineTo(cx2 + shapeWidth / 2, cy2);
ctx.stroke();
// xys[i] = {x: cx2, y: cy2, x2: cx2 + shapeWidth, y2: cy2 + 25};
if (arr[i].children.length > 0) {
drawChildren(ctx, cx2, cy2, pre, shapeWidth, arr[i].children, div, level + 1)
}
pre += curWidth;
}
}
// myCanvas.addEventListener('click', function(e) {
// const x = e.offsetX, y = e.offsetY;
// for (let i = 0; i < xys.length; ++i) {
// const obj = xys[i];
// if (obj.x <= x && x <= obj.x2 && obj.y <= y && y <= obj.y2) {
// alert(arr[i]);
// }
// }
// });
function countNodeOfEachLevel(obj, ret, level) {
ret[level] = ret[level] == null ? 1 : ret[level] + 1;
for (const c of obj.children) {
countNodeOfEachLevel(c, ret, level + 1);
}
}
function cntOfEachLevel() {
result['cntOfChild'] = dfs(result);
}
function dfs(obj) {
if (obj.children.length === 0) {
obj['cntOfChild'] = 0;
return 1;
}
let cnt = 0;
for (const c of obj.children) {
cnt += dfs(c);
}
obj['cntOfChild'] = cnt;
return cnt;
}以上代码就是成品了。其中涉及到计算当前节点的叶子节点个数的小算法 你可以拿去运行，就可以看到如下图片。
如果你想自定义文字内容，记得将 canvas 的宽度设定的足够大来适应每个节点的占位分布。最好是途中的数字。
四、结语
创作不易，欢迎读者的支持与点评。之所以想通过 Canvas 画 N 叉树，是因为上一篇的 Java 方法调用关系可视化页面不够精彩，但 Canvas 的学习和实践着实有挑战性，想要玩转它并非易事。我近乎是 0 基础学习的 Canvas，现在看来困难不是最可怕的，可怕的是不去动手实践。我在力扣学习动态规划时，总觉得他理解起来很费事，但当你先用暴力解法解开一道算法题时，再优化暴力解法，你会发现动态规划其实就是暴力解法的升级版。大问题是可以拆分的，咱们今天这个 N 叉树本质就是两个节点如何连线的基础问题，解决了这个问题，剩下的就是复制了。
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