[發明專利]一種二叉樹數據結構的可視化演變方法

有效

• 申請號: 202011118474.8
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112199088B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發明（設計）人: 蘇慶;黎智洲;劉添添;黃劍鋒;李小妹
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G06F8/34
• 分類號: G06F8/34
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 楊小紅

本申請公開了一種二叉樹數據結構的可視化演變方法，包括：獲取在程序調試中單步執行前和后的兩組二叉樹結構數據；對兩組二叉樹結構數據進行二叉樹結構邏輯對比，獲取兩組二叉樹結構數據的結構差異信息；對兩組二叉樹結構數據進行結構布局對比，獲取兩組二叉樹結構數據的布局差異信息；將結構差異信息與布局差異信息轉化成可視化演變操作序列；將可視化演變操作序列中的每一個可視化演變操作解析成為特定的動畫對象，對動畫對象依次執行播放。本申請解決了在編程教育領域的程序調試過程中，由于二叉樹結構的演變過程復雜和抽象，導致程序設計學習人員難以掌控二叉樹結構的演變過程的技術問題。

技術領域

本申請涉及程序設計可視化技術領域，尤其涉及一種二叉樹數據結構的可視化演變方法。

背景技術

程序設計可視化工具通過對程序邏輯和代碼結構進行可視化，使編程初學者直觀地了解當前程序地運行狀態，快速排查程序的邏輯錯誤，提高學習效率。

其中，數據結構可視化是程序設計可視化的一個重要組成部分。數據結構可視化指的是通過可視化技術展現一個數據結構內部各個節點之間、以及各個數據結構之間的邏輯關系。而二叉樹這種數據結構又是編程學習中的一種極其重要的非線性結構，因此二叉樹結構可視化是數據結構可視化的重要內容之一，其對于初學者理解和應用二叉樹結構具有重要意義。二叉樹結構由兩部分組成：組成樹的節點集合以及節點之間的邏輯關系。節點之間的邏輯關系通常由節點中的左右孩子指針域來表示。

一般的數據結構可視化技術可分為靜態可視化和動態可視化兩種。靜態可視化側重展示，可對某個時刻的二叉樹結構的狀態進行完整的繪制和呈現。

將兩個二叉樹結構可視化視圖間的平滑過渡稱為二叉樹結構的演變過程。動態可視化方法為解決演變過程可視化提供了可能性，例如使用某種動畫計算算法去呈現數據結構演變前和后造成的差異，使得兩個可視化視圖間可以平滑地銜接，改善用戶對可視化圖形之間變化的圖形感知，有助于增進用戶對程序調試過程的理解和參與度。

在數據結構可視化領域中，動態可視化的演變過程技術對于增進程序調試的理解程度和效率方面尤為明顯。當用戶進行程序調試時，如果用戶想要知道執行當前代碼行對整體數據結構的影響，則可以直觀地觀察在執行該行代碼前和后程序中的數據結構可視化視圖的變化。更為重要的是，動態可視化方法可以展現可視化視圖中每一個節點或者指針的具體變化過程，包括創建、銷毀、位置變化或者樣式更改。通過觀察這些變化過程，配合適當的交互機制，用戶可以清楚地體會到數據結構是如何變化與運作的，更能深刻地掌握程序調試過程，提升程序調試效率。

現有方法中尚未發現較為完善的適用于編程教育領域中面向程序調試的二叉樹數據結構針對其演變過程的動態可視化方案。

發明內容

本申請實施例提供了一種二叉樹數據結構的可視化演變方法，解決了在編程教育領域的程序調試過程中，由于二叉樹結構的演變過程復雜和抽象，導致程序設計學習人員難以掌控二叉樹結構演變過程的技術問題。

有鑒于此，本申請提供了一種二叉樹數據結構的可視化演變方法，所述方法包括：

獲取在程序調試中單步執行前和后的兩組二叉樹結構數據；

對兩組所述二叉樹結構數據進行二叉樹結構邏輯對比，獲取兩組所述二叉樹結構數據的結構差異信息；

對兩組所述二叉樹結構數據進行結構布局對比，獲取兩組所述二叉樹結構數據的布局差異信息；

將所述結構差異信息與所述布局差異信息轉化成可視化演變操作序列；

將所述可視化演變操作序列中的每一個可視化演變操作解析成為特定的動畫對象，對所述動畫對象依次執行播放。

可選的，在所述在程序調試中單步執行前和后的兩組二叉樹結構數據，之后還包括：