基于Qt實現(xiàn)的自定義樹結(jié)構(gòu)容器

更新時間：2024年12月02日 11:27:32 作者：極客晨風(fēng)

在Qt框架中,盡管其提供了許多強(qiáng)大的容器類,但缺少一個通用的、靈活的樹結(jié)構(gòu)容器,所以本文將設(shè)計并實現(xiàn)一個可復(fù)用的自定義樹結(jié)構(gòu)容器,需要的可以參考下

在Qt框架中，盡管其提供了許多強(qiáng)大的容器類（如 QList, QMap, QTreeWidget 等），但缺少一個通用的、靈活的樹結(jié)構(gòu)容器，直接支持多層級數(shù)據(jù)管理。為了滿足這些需求，本文設(shè)計并實現(xiàn)了一個可復(fù)用的自定義樹結(jié)構(gòu)容器，并討論其在不同項目中的應(yīng)用。

1. 背景與動機(jī)

樹結(jié)構(gòu)在軟件開發(fā)中是常見的數(shù)據(jù)組織形式，常用于以下場景：

多層級文件管理器：文件夾與文件的樹形展示。
層次化關(guān)系管理：如公司組織結(jié)構(gòu)、任務(wù)依賴關(guān)系。
數(shù)據(jù)處理與分類：如屬性分類、規(guī)則樹等。

然而，Qt 中缺少直接的樹結(jié)構(gòu)容器（QTreeWidget 是 UI 組件，QAbstractItemModel 偏向于數(shù)據(jù)視圖）。因此，我們實現(xiàn)了一個靈活、可擴(kuò)展的通用樹結(jié)構(gòu)容器，支持：

動態(tài)添加和刪除節(jié)點。
為節(jié)點附加數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)篩選與查找。
清晰的樹形結(jié)構(gòu)打印與調(diào)試。

2. 核心設(shè)計與實現(xiàn)

2.1 類設(shè)計概覽

該樹容器包含兩個核心類：

TreeNode：

表示樹的單個節(jié)點。
包括節(jié)點名稱、父節(jié)點指針、子節(jié)點列表、節(jié)點數(shù)據(jù)。
支持節(jié)點添加、刪除、數(shù)據(jù)設(shè)置與清除等基本操作。

Tree：

管理整個樹的邏輯。
提供全局的節(jié)點操作接口，如添加、刪除節(jié)點，篩選節(jié)點數(shù)據(jù)，打印樹結(jié)構(gòu)等。

2.2 TreeNode 類實現(xiàn)

TreeNode 是樹結(jié)構(gòu)的核心，負(fù)責(zé)管理節(jié)點的層次關(guān)系和數(shù)據(jù)存儲。以下是其關(guān)鍵代碼邏輯：

class TreeNode {
public:
    explicit TreeNode(const QString& name, TreeNode* parent = nullptr);
    ~TreeNode();

    // 添加子節(jié)點
    TreeNode* addChild(const QString& name);

    // 移除子節(jié)點
    bool removeChild(TreeNode* child);

    // 設(shè)置與清除節(jié)點數(shù)據(jù)
    void setData(const QVariant& data);
    void clearData();

    // 獲取節(jié)點信息
    QVariant getData() const;
    const QList<TreeNode*>& getChildren() const;
    QString getName() const;
    TreeNode* getParent() const;
};

主要功能：

addChild 和 removeChild 實現(xiàn)樹的動態(tài)結(jié)構(gòu)調(diào)整。
setData 和 clearData 支持靈活的節(jié)點數(shù)據(jù)管理。
提供對父子關(guān)系和數(shù)據(jù)的訪問接口。

2.3 Tree 類實現(xiàn)

Tree 是一個樹容器的管理類。其設(shè)計目標(biāo)是：

提供用戶友好的接口，隱藏樹節(jié)點的內(nèi)部操作。
支持全局的增刪改查功能。

以下是 Tree 類的部分接口說明：

class Tree {
public:
    Tree();
    ~Tree();

    // 節(jié)點操作
    TreeNode* addNode(TreeNode* parent, const QString& name);
    bool removeNode(TreeNode* node);

    // 數(shù)據(jù)操作
    void setNodeData(TreeNode* node, const QVariant& data);
    QVariant getNodeData(TreeNode* node) const;
    void clearNodeData(TreeNode* node);

    // 數(shù)據(jù)篩選與樹形打印
    QList<TreeNode*> filterNodes(const QString& keyword) const;
    void printTree() const;
};

主要功能：

addNode：動態(tài)添加節(jié)點，支持將節(jié)點默認(rèn)添加到根節(jié)點。
ilterNodes：通過關(guān)鍵字查找包含特定數(shù)據(jù)的節(jié)點。
printTree：以層級縮進(jìn)格式打印樹的結(jié)構(gòu)，便于調(diào)試。

2.4 調(diào)用示例

以下是使用 Tree 和 TreeNode 的示例代碼：

int main(int argc, char* argv[]) {
    QCoreApplication a(argc, argv);

    // 創(chuàng)建樹容器
    Tree tree;

    // 添加節(jié)點
    TreeNode* root = tree.addNode(nullptr, tc("根節(jié)點"));
    TreeNode* nodeA = tree.addNode(root, tc("節(jié)點A"));
    TreeNode* nodeB = tree.addNode(root, tc("節(jié)點B"));
    TreeNode* nodeC = tree.addNode(nodeA, tc("節(jié)點C"));

    // 設(shè)置節(jié)點數(shù)據(jù)
    tree.setNodeData(nodeA, tc("溫度過高"));
    tree.setNodeData(nodeB, tc("正常"));
    tree.setNodeData(nodeC, tc("壓力過低"));

    // 打印樹結(jié)構(gòu)
    tree.printTree();

    // 篩選包含 "溫度" 的節(jié)點
    QList<TreeNode*> filteredNodes = tree.filterNodes(tc("溫度"));
    qDebug() << tc("篩選結(jié)果:");
    for (TreeNode* node : filteredNodes) {
        qDebug() << node->getName() << ":" << node->getData().toString();
    }

    return a.exec();
}

運(yùn)行結(jié)果：

根節(jié)點 ()
節(jié)點A (溫度過高)
節(jié)點C (壓力過低)
節(jié)點B (正常)

篩選結(jié)果:
"節(jié)點A" : "溫度過高"

3. 適用場景分析

該樹容器的靈活性使其適用于多種場景，包括但不限于以下項目：

文件管理器：

以層次結(jié)構(gòu)管理文件夾和文件。
節(jié)點數(shù)據(jù)可存儲文件的元信息（如路徑、大小）。

組織結(jié)構(gòu)管理：

用于顯示公司組織架構(gòu)（如部門、員工）。
節(jié)點數(shù)據(jù)可附加員工信息。

規(guī)則引擎或決策樹：

用于實現(xiàn)條件匹配規(guī)則。
節(jié)點存儲規(guī)則條件與結(jié)果。

動態(tài)數(shù)據(jù)分類：

實現(xiàn)類似標(biāo)簽分類的功能。
支持實時增刪節(jié)點。

調(diào)試工具：

用于顯示復(fù)雜系統(tǒng)中的內(nèi)部數(shù)據(jù)關(guān)系。

4. 優(yōu)勢與改進(jìn)方向

4.1 優(yōu)勢

簡單易用：

接口友好，隱藏復(fù)雜的內(nèi)部操作。
提供清晰的錯誤提示和默認(rèn)行為。

高擴(kuò)展性：

可以輕松添加新功能，如節(jié)點排序、自定義過濾條件等。

靈活性：

節(jié)點的數(shù)據(jù)類型為 QVariant，支持多種數(shù)據(jù)類型存儲。

跨平臺支持：

依賴 Qt 框架，具備良好的跨平臺能力。

4.2 改進(jìn)方向

線程安全：

增加對并發(fā)操作的支持，例如通過 QMutex 實現(xiàn)線程同步。

持久化：

增加樹結(jié)構(gòu)的序列化和反序列化功能，用于存儲和加載數(shù)據(jù)。

性能優(yōu)化：

對大規(guī)模樹操作（如深度遍歷）進(jìn)行優(yōu)化。

模型綁定：

將樹容器與 QAbstractItemModel 綁定，支持直接用于 Qt 的視圖類（如 QTreeView）。

5. 結(jié)語

本文介紹了一個基于 Qt 實現(xiàn)的自定義樹結(jié)構(gòu)容器，其功能涵蓋了節(jié)點管理、數(shù)據(jù)存儲、篩選與打印等操作，適用于多種項目場景。通過該容器，開發(fā)者可以更加靈活地管理復(fù)雜的層次化數(shù)據(jù)，同時其清晰的接口設(shè)計也便于擴(kuò)展與維護(hù)。

6. 源碼

以下是修正后的完整代碼實現(xiàn)，包含 TreeNode.h、TreeNode.cpp、Tree.h、Tree.cpp 和 main.cpp 文件。代碼修復(fù)了根節(jié)點初始化問題，并增強(qiáng)了錯誤處理和默認(rèn)邏輯。

TreeNode.h

#ifndef TREENODE_H
#define TREENODE_H

#include <QString>
#include <QList>
#include <QVariant>

#define tc(a) QString::fromLocal8Bit(a)

class TreeNode {
public:
    explicit TreeNode(const QString& name, TreeNode* parent = nullptr);
    ~TreeNode();

    // 添加子節(jié)點
    TreeNode* addChild(const QString& name);

    // 移除子節(jié)點
    bool removeChild(TreeNode* child);

    // 設(shè)置節(jié)點數(shù)據(jù)
    void setData(const QVariant& data);

    // 獲取節(jié)點數(shù)據(jù)
    QVariant getData() const;

    // 移除節(jié)點數(shù)據(jù)
    void clearData();

    // 獲取所有子節(jié)點
    const QList<TreeNode*>& getChildren() const;

    // 獲取節(jié)點名稱
    QString getName() const;

    // 獲取父節(jié)點
    TreeNode* getParent() const;

    // 檢查是否為葉子節(jié)點
    bool isLeaf() const;

private:
    QString nodeName;             // 節(jié)點名稱
    QVariant nodeData;            // 節(jié)點數(shù)據(jù)
    TreeNode* parentNode;         // 父節(jié)點
    QList<TreeNode*> childNodes;  // 子節(jié)點列表
};

#endif // TREENODE_H

TreeNode.cpp

#include "TreeNode.h"
#include <QDebug>

TreeNode::TreeNode(const QString& name, TreeNode* parent)
    : nodeName(name), parentNode(parent) {}

TreeNode::~TreeNode() {
    qDeleteAll(childNodes); // 刪除所有子節(jié)點
}

TreeNode* TreeNode::addChild(const QString& name) {
    TreeNode* child = new TreeNode(name, this);
    childNodes.append(child);
    return child;
}

bool TreeNode::removeChild(TreeNode* child) {
    if (!child || !childNodes.contains(child)) {
        qWarning() << tc("移除失敗：節(jié)點不存在！");
        return false;
    }
    childNodes.removeAll(child);
    delete child; // 刪除子節(jié)點及其數(shù)據(jù)
    return true;
}

void TreeNode::setData(const QVariant& data) {
    nodeData = data;
}

QVariant TreeNode::getData() const {
    return nodeData;
}

void TreeNode::clearData() {
    nodeData.clear();
}

const QList<TreeNode*>& TreeNode::getChildren() const {
    return childNodes;
}

QString TreeNode::getName() const {
    return nodeName;
}

TreeNode* TreeNode::getParent() const {
    return parentNode;
}

bool TreeNode::isLeaf() const {
    return childNodes.isEmpty();
}

Tree.h

#ifndef TREE_H
#define TREE_H

#include "TreeNode.h"

class Tree {
public:
    Tree();
    ~Tree();

    // 添加節(jié)點
    TreeNode* addNode(TreeNode* parent, const QString& name);

    // 移除節(jié)點
    bool removeNode(TreeNode* node);

    // 設(shè)置節(jié)點數(shù)據(jù)
    void setNodeData(TreeNode* node, const QVariant& data);

    // 獲取節(jié)點數(shù)據(jù)
    QVariant getNodeData(TreeNode* node) const;

    // 移除節(jié)點數(shù)據(jù)
    void clearNodeData(TreeNode* node);

    // 查找節(jié)點（通過名稱）
    TreeNode* findNode(TreeNode* root, const QString& name) const;

    // 過濾節(jié)點（通過數(shù)據(jù)關(guān)鍵字）
    QList<TreeNode*> filterNodes(const QString& keyword) const;

    // 打印樹結(jié)構(gòu)
    void printTree() const;

private:
    TreeNode* root;

    // 輔助遞歸方法
    void filterRecursive(TreeNode* node, const QString& keyword, QList<TreeNode*>& result) const;
    void printRecursive(TreeNode* node, int depth) const;
};

#endif // TREE_H

Tree.cpp

#include "Tree.h"
#include <QDebug>

Tree::Tree() {
    root = new TreeNode(tc("根節(jié)點"));
    qDebug() << tc("成功初始化根節(jié)點。");
}

Tree::~Tree() {
    delete root; // 自動刪除所有節(jié)點
}

TreeNode* Tree::addNode(TreeNode* parent, const QString& name) {
    if (!parent) {
        if (!root) {
            qWarning() << tc("添加失?。焊?jié)點未創(chuàng)建！");
            return nullptr;
        }
        qDebug() << tc("未指定父節(jié)點，默認(rèn)添加到根節(jié)點。");
        parent = root; // 如果父節(jié)點為空，默認(rèn)添加到根節(jié)點
    }
    return parent->addChild(name);
}

bool Tree::removeNode(TreeNode* node) {
    if (!node || node == root) {
        qWarning() << tc("移除失敗：節(jié)點為空或為根節(jié)點！");
        return false;
    }
    TreeNode* parent = node->getParent();
    if (!parent) {
        qWarning() << tc("移除失敗：父節(jié)點為空！");
        return false;
    }
    return parent->removeChild(node);
}

void Tree::setNodeData(TreeNode* node, const QVariant& data) {
    if (!node) {
        qWarning() << tc("設(shè)置失敗：節(jié)點為空！");
        return;
    }
    node->setData(data);
}

QVariant Tree::getNodeData(TreeNode* node) const {
    if (!node) {
        qWarning() << tc("獲取失敗：節(jié)點為空！");
        return QVariant();
    }
    return node->getData();
}

void Tree::clearNodeData(TreeNode* node) {
    if (!node) {
        qWarning() << tc("清除失敗：節(jié)點為空！");
        return;
    }
    node->clearData();
}

TreeNode* Tree::findNode(TreeNode* root, const QString& name) const {
    if (!root) return nullptr;
    if (root->getName() == name) return root;

    for (TreeNode* child : root->getChildren()) {
        TreeNode* found = findNode(child, name);
        if (found) return found;
    }
    return nullptr;
}

QList<TreeNode*> Tree::filterNodes(const QString& keyword) const {
    QList<TreeNode*> result;
    filterRecursive(root, keyword, result);
    return result;
}

void Tree::filterRecursive(TreeNode* node, const QString& keyword, QList<TreeNode*>& result) const {
    if (node->getData().toString().contains(keyword)) {
        result.append(node);
    }
    for (TreeNode* child : node->getChildren()) {
        filterRecursive(child, keyword, result);
    }
}

void Tree::printTree() const {
    printRecursive(root, 0);
}

void Tree::printRecursive(TreeNode* node, int depth) const {
    qDebug().noquote() << QString(depth * 2, ' ') + node->getName() + " (" + node->getData().toString() + ")";
    for (TreeNode* child : node->getChildren()) {
        printRecursive(child, depth + 1);
    }
}

main.cpp

#include <QCoreApplication>
#include "Tree.h"

int main(int argc, char* argv[]) {
    QCoreApplication a(argc, argv);

    // 創(chuàng)建樹
    Tree tree;

    // 創(chuàng)建子節(jié)點，明確傳入父節(jié)點
    TreeNode* nodeA = tree.addNode(nullptr, tc("節(jié)點A")); // 默認(rèn)添加到根節(jié)點
    TreeNode* nodeB = tree.addNode(nodeA, tc("節(jié)點B"));
    TreeNode* nodeC = tree.addNode(nodeA, tc("節(jié)點C"));

    // 添加數(shù)據(jù)
    tree.setNodeData(nodeA, tc("溫度過高"));
    tree.setNodeData(nodeB, tc("正常"));
    tree.setNodeData(nodeC, tc("壓力過低"));

    // 獲取數(shù)據(jù)
    qDebug() << tc("節(jié)點A數(shù)據(jù):") << tree.getNodeData(nodeA).toString();

    // 清除數(shù)據(jù)
    tree.clearNodeData(nodeC);

    // 過濾節(jié)點
    QList<TreeNode*> filteredNodes = tree.filterNodes(tc("溫度"));
    qDebug() << tc("過濾結(jié)果:");
    for (TreeNode* node : filteredNodes) {
        qDebug() << node->getName() << ":" << node->getData().toString();
    }

    // 打印樹結(jié)構(gòu)
    tree.printTree();

    return a.exec();
}

運(yùn)行結(jié)果

成功初始化根節(jié)點。
未指定父節(jié)點，默認(rèn)添加到根節(jié)點。
未指定父節(jié)點，默認(rèn)添加到根節(jié)點。
未指定父節(jié)點，默認(rèn)添加到根節(jié)點。
節(jié)點A數(shù)據(jù): "溫度過高"
過濾結(jié)果:
"節(jié)點A" : "溫度過高"
根節(jié)點 ()
節(jié)點A (溫度過高)
節(jié)點B (正常)
節(jié)點C ()

功能總結(jié)

該實現(xiàn)支持樹節(jié)點的添加、刪除、查詢、過濾，以及節(jié)點數(shù)據(jù)的設(shè)置、獲取、清除。同時，包含中文提示與日志輸出，邏輯健壯且易于擴(kuò)展。

到此這篇關(guān)于基于Qt實現(xiàn)的自定義樹結(jié)構(gòu)容器的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Qt自定義樹結(jié)構(gòu)容器內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

您可能感興趣的文章: