教你用代码画一颗树

微信邦 · 发表于 2018-8-6 22:12:01

| 导语一直以来自己都是通过Visio在画流程图和架构图，原来通过写代码的方式也可以画图，这种方式简洁而高效，完美搭配vim，并且可以轻松实现脚本化，于是就入坑了。

教你用代码画一颗树

写在前面

优点

自动布局和连线

易于实现脚本化

缺点

无法绘制需要自定义或固定布局的图

下面我们就来画一棵Merkle树吧

代码的分割线

教你用代码画一颗树

等等，Merkle树是神马？

Merkle树，也叫哈希树，是一种用做快速归纳和校验大规模数据完整性的树形数据结构。
下图就是《精通比特币》一书中的Merkle树示意图，图中每个叶子节点即一笔交易，两两组合，逐层Hash到根节点。通过Merkle树可以在只知道部分节点的Hash的情况下，就能验证某笔交易是否存在或正确，而无需获取所有交易节点的Hash值。要知道一般这个代价是很大的，以比特币区块为例，目前整个区块链账本大小接近200G。
所以，Merkle树也是SPV（简单的支付认证，即Simple Payment Verification）的基础。

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教你用代码画一颗树

Merkle树应用

快速比较大量数据：当两个Merkle树的根哈希值相同时，说明所代表的的数据都相同

快速定位修改：如上图，如果交易K发生改变，那么就会导致HK、HKL、HIJKL、HIJKLMNOP和Merkle Root发生改变。所以，我们想要快速定位，只需要沿着Root => HIJKLMNOP => HIJKL => HKL => HK，就可以定位到交易K发生改变

零知识证明：例如，想要证明一组交易中包含某个交易K，但又不想让对方知道交易K的具体内容，那么就可以构建Merkle树，向对方公布HK、HL、HKL、HIJKL、HIJKLMNOP和Merkle Root，对方就可以确认交易K的存在，但无法知道交易K的具体内容。

开始画图/写代码

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怎样画节点？

最简单的节点

寥寥四行代码就画出了3个节点

digraph G1 { A B C }
复制代码

教你用代码画一颗树

装饰节点

<div class="quote"><blockquote>digraph G2 {

//对节点进行全局设置

node [fontname=<span class="" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; font-family: Consolas, Monaco, monospace; font-size: 14px; letter-spacing: 2px; text-align: justify; white-space: pre; color: rgb(230, 219, 116); box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">"Microsoft YaHei" fontsize=15 shape=<span class="" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; font-family: Consolas, Monaco, monospace; font-size: 14px; letter-spacing: 2px; text-align: justify; white-space: pre; color: rgb(230, 219, 116); box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">"record" color=<span class="" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; font-family: Consolas, Monaco, monospace; font-size: 14px; letter-spacing: 2px; text-align: justify; white-space: pre; color: rgb(230, 219, 116); box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">"black" fillcolor=<span class="" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; font-family: Consolas, Monaco, monospace; font-size: 14px; letter-spacing: 2px; text-align: justify; white-space: pre; color: rgb(230, 219, 116); box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">"gray90"style=<span class="" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; font-family: Consolas, Monaco, monospace; font-size: 14px; letter-spacing: 2px; text-align: justify; white-space: pre; color: rgb(230, 219, 116); box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">"filled,bold"];

HA [label=<HA>]

HK [label=<HK> fillcolor=<span class="" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; font-family: Consolas, Monaco, monospace; font-size: 14px; letter-spacing: 2px; text-align: justify; white-space: pre; color: rgb(230, 219, 116); box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">"forestgreen" fontcolor=<span class="" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; font-family: Consolas, Monaco, monospace; font-size: 14px; letter-spacing: 2px; text-align: justify; white-space: pre; color: rgb(230, 219, 116); box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">"white"]

HKL [label=<HKL> color=<span class="" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; font-family: Consolas, Monaco, monospace; font-size: 14px; letter-spacing: 2px; text-align: justify; white-space: pre; color: rgb(230, 219, 116); box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">"dodgerblue3" style=<span class="" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; font-family: Consolas, Monaco, monospace; font-size: 14px; letter-spacing: 2px; text-align: justify; white-space: pre; color: rgb(230, 219, 116); box-sizing: border-box !important; word-wrap: break-word !important;">"filled,bold,dashed"]

}
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教你用代码画一颗树

节点属性

[td]

属性名	默认值	说明
label	node name	节点显示内容
color	black	node边框颜色
fontcolor	black	字体颜色
fillcolor		背景色
fontname	Times-Roman	字体
fontsize	14	字体大小
shape	ellipse	形状：box、ellipse、circle、diamond、 plaintext、point、triangle、invtriangle
style		图形样式： bold、dashed、dotted、filled
image		背景图片地址

怎样画连线？

最简单的连线

通过->很形象的建立了节点间的有向连线

digraph G3 { A
B
C
A -> C
B -> C }

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装饰连线

digraph G4 {
//边全局设置
edge [style="bold"];
A
B
C
A -> C [label="A2C" fontcolor="green" arrowhead="diamond"]
B -> C [style="bold,dashed" color="red" arrowsize="2.0"]
}

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教你用代码画一颗树教你用代码画一颗树

连线属性

[td]

属性名	默认值	说明
label		描述关系
color	black	箭头颜色
fontcolor	black	关系文字颜色
dir	forward	设置方向：forward、back、both、none
arrowhead	normal	箭头头部形状：box、crow、diamond、dot、none、normal、vee
arrowtail	none	箭头尾部形状
arrowsize	1.0	箭头大小
style		图形样式： bold、dashed、dotted、filled

仿制Merkle树完整代码

$ cat MerkleTree.dot
digraph MerkleTree {
rankdir = BT;
label="MerkleTree draw by jasonruan"
node [fontname="Microsoft YaHei" fontsize=15 shape="record" color="black" fillcolor="gray90"style="filled,bold"];
edge [style="bold"];
HA [label=<HA>]
HB [label=<HB>]
HAB [label=<HAB>]
HC [label=<HC>]
HD [label=<HD>]
HCD [label=<HCD>]
HABCD [label=<HABCD>]
HE [label=<HE>]
HF [label=<HF>]
HEF [label=<HEF>]
HG [label=<HG>]
HH [label=<HH>]
HGH [label=<HGH>]
HEFGH [label=<HEFGH>]
HABCDEFGH [label=<HABCDEFGH> fillcolor="red" fontcolor="white" style="filled,bold"]
HI [label=<HI>]
HJ [label=<HJ>]
HIJ [label=<HIJ> fillcolor="red" fontcolor="white"]
HK [label=<HK> fillcolor="forestgreen" fontcolor="white"]
HL [label=<HL> fillcolor="red" fontcolor="white"]
HKL [label=<HKL> color="red" style="filled,bold,dashed"]
HIJKL [label=<HIJKL> color="red" style="filled,bold,dashed"]
HM [label=<HM>]
HN [label=<HN>]
HMN [label=<HMN>]
HO [label=<HO>]
HP [label=<HP>]
HOP [label=<HOP>]
HMNOP [label=<HMNOP> fillcolor="red" fontcolor="white"]
HIJKLMNOP [label=<HIJKLMNOP> color="red" style="filled,bold,dashed"]
{HA,HB} -> HAB
{HC,HD} -> HCD
{HAB,HCD} -> HABCD
{HE,HF} -> HEF
{HG,HH} -> HGH
{HEF,HGH} -> HEFGH
{HABCD,HEFGH} -> HABCDEFGH
{HI,HJ} -> HIJ
{HK,HL} -> HKL
{HIJ,HKL} -> HIJKL
{HM,HN} -> HMN
{HO,HP} -> HOP
{HMN,HOP} -> HMNOP
{HIJKL,HMNOP} -> HIJKLMNOP
HABCDEFGHIJKLMNOP [label=<Root ABCDEFGHIJKLMNOP> color="red" style="filled,bold,dashed"]
{HABCDEFGH,HIJKLMNOP} -> HABCDEFGHIJKLMNOP

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Merkle树仿制图

教你用代码画一颗树

工具安装

最后再来介绍下画图工具和vim插件安装。

软件安装

官网：https://graphviz. gitlab .io/

当前版本：graphviz-2.40.1.tar.gz

这里采用源码方式安装：

$ wget https://graphviz.gitlab.io/pub/graphviz/stable/SOURCES/graphviz.tar.gz
$ tar -zxf graphviz.tar.gz
$ cd graphviz-2.40.1
$ ./configure --prefix=/home/rzexin/Software/ALL
$ make -j2 && make install

复制代码

vim整合

（1）插件安装

.vimrc新增

Plugin 'wannesm/wmgraphviz.vim'

复制代码

执行安装命令

:PluginInstall

复制代码

（2）vim配置

function HeaderDot()
call append (1,"digraph G {")
call append (2,"")
call append (3,"}")
normal 3G
endfunction
autocmd bufnewfile *.dot call HeaderDot()
nmap <Leader>ln :w<CR>:! dot -Tpng -o %<.png %<CR>:! eog %<.png <CR>
nmap <Leader>ls :w<CR>:! dot -Tsvg -o %<.svg %<CR>:! eog %<.svg <CR>

复制代码

配置说明：

打开.dot后缀文件，自动执行HeaderDot函数创建dot文件框架

vim normal模式下执行,ln将自动保存png格式文件并自动预览，同样，使用,ls将保存为svg格式文件并自动预览

%<表示去掉后缀的当前文件名

写在最后

graphviz的功能也确实强大，自己只是初步入门，但感觉这点入门知识也已经大大提升了自己的工作效率。之前通过Visio画图要不断的去调整样式、配色，是件很繁琐的事情，特别是当要修改时，可能要不断调整已有图形的布局，很是费时。现在，通过graphviz一切都自动的帮你完成好了，而且图形还挺美观。自己能不入坑吗：）

end

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