树，然后箭，然后树

Question 1

最不明智的做法是将环境放在 s 中tikzpicture。由于forest环境只是的包装器tikzpicture，因此将forest环境放在s\node{}中是最不明智的做法tikzpicture。

然而，可以将所有内容放在单一forest环境中。

首先，Bordaigorl 的替代解决方案，它只是稍微整理了一下风格，并使事情更加自动化。

这会更改circles样式以自动添加 $...$ 包装器，同时添加以\strut获得更均匀的圆大小，并自动将每个节点的宽度设置为足够大以容纳树中最宽的节点。这样就无需摆弄的值text width来获得正确的大小。

我还指定了mid锚点，以便节点在基线上对齐，这可能就是您想要的。

然后我定义一个新样式，colour me=<colour>将当前节点子树的所有节点边框、内容和边线涂成指定颜色。这意味着，除非您稍后更改颜色，否则当前节点及其所有后代都将以指定的方式着色。

\documentclass{article}
\usepackage{forest}
% Code  from Bordaigorl's answer at https://tex.stackexchange.com/a/320421/, based on Alan Munn's answer at https://tex.stackexchange.com/a/320316/, based on René G's question at https://tex.stackexchange.com/q/320312/
\begin{document}
\forestset{%
  declare dimen register=circles width,
  circles width'=0pt,
  circles/.style={%
    for tree={%
      circle,
      draw,
      text centered,
      edge=->,
      anchor=mid,
      delay={%
        content/.wrap value=\strut$##1$,
      }
    },
    before typesetting nodes={%
      circles width/.max={width("\foresteoption{content}")}{tree},
      delay={%
        for tree={%
          text width/.register=circles width,
        },
      },
    },
  },
  colour me/.style={%
    for tree={%
      +edge=#1,
      text=#1,
      draw=#1,
    },
  },
}
%
\scalebox{.5}{%
\begin{forest}
  circles
  [+
    [\times, colour me=red
      [C_0]
      [x]
    ]
    [\log
      [+
        [x]
        [C_1]
      ]
    ]
  ]
\end{forest}
%
\raisebox{2cm}{$\longrightarrow$\quad}
%
\begin{forest}
  circles
  [+
    [\sin, colour me=red
      [x]
    ]
    [\log
      [+
        [x]
        [C_1]
      ]
    ]
  ]
\end{forest}%
}
\end{document}

稍微复杂一点，我们可以forest通过使用幻影根。

为了避免幻像的复杂化，我们通过以下方式调整对节点内容所做的更改circles：

  delay={%
    if={strequal(content(),"")&&(level()==0)}{}{%
      content/.wrap value=\strut$##1$,
    }
  }

如果根有内容，则这不会改变任何内容，但如果根没有内容，则它不会尝试改变它。

然后我们可以按如下方式编写树

\begin{forest}
  circles
  [, phantom, for children={fit=band}
    [+
      [\times, colour me=red
        [C_0]
        [x]
      ]
      [\log
        [+
          [x]
          [C_1]
        ]
      ]
    ]
% \raisebox{2cm}{$\longrightarrow$\quad}
    [+
      [\sin, colour me=red
        [x]
      ]
      [\log
        [+
          [x]
          [C_1]
        ]
      ]
    ]
  ]
\end{forest}

显然，我们需要将箭头放回去。我们可以在这里使用calc和fitTikZ 库来获得良好的效果，稍微修改一下我们的幻影根节点：

  [, phantom, for children={fit=band}, s sep+=5mm,
    before drawing tree={%
      tikz+={%
        \node (a) [inner sep=0pt, fit=(!1) (!1L) (!1F)] {};
        \node (b) [inner sep=0pt, fit=(!l) (!lL) (!lF)] {};
        \node [anchor=center] at ($(a.east)!1/2!(b.west)$) {$\longrightarrow\quad$};
      },
    },

生产

这更好。但是，这样做有点麻烦。

如果我们不需要明确指定幻影根，而只需通过指定应该从（或到）绘制箭头的节点来添加箭头，那就更好了。

我们首先处理箭头，通过添加以下内容\forestset：

  declare boolean={made room}{0},
  arrow to/.style={%
    for parent={%
      if made room={}{%
        for children={fit=band},
        s sep+=5mm,
        made room,
      },
    },
    before drawing tree={%
      tikz+={%
        \node (a) [inner sep=0pt, fit=() (!L) (!F)] {};
        \node (b) [inner sep=0pt, fit=(!#1) (!#1L) (!#1F)] {};
        \node [anchor=center] at ($(a.east)!1/2!(b.west)$) {$\longrightarrow\quad$};
      },
    },
  },
  arrow to/.default=n,

这样我们就可以简单地指定幻象根

  [, phantom

我们可以通过将样式添加到第一个子项来创建箭头

    [+, arrow to

这将n默认用于下一个子项。如果我们想要其他东西，我们可以指定它。（我不确定还有什么有意义的东西，但谁知道呢？）

如果您需要另一个方向的箭头，显然您可以添加arrow from类似的样式。

我们增加

  arrow symbol/.store in=\myarrowsymbol,
  arrow symbol=\longrightarrow,

这样我们就可以myarrowsymbol在节点中使用，而不是硬编码\longrightarrow\quad。然后我们可以添加

, arrow symbol=\longrightarrow\quad

给第一个孩子添加与此特定情况相关的间距调整。

取消指定幻像根的需要有点复杂。最简单的方法可能是使用包environ来定义一个新环境，如下所示。

\environbodyname\circlestreebody
\bracketset{action character=@}
\NewEnviron{circlestree}{%
  \forest
  circles
  [, phantom @\circlestreebody]
  \endforest
}

然后我们可以简单地将树写成

\begin{circlestree}
  [+, arrow to, arrow symbol=\longrightarrow\quad
    [\times, colour me=red
      [C_0]
      [x]
    ]
    [\log
      [+
        [x]
        [C_1]
      ]
    ]
  ]
  [+
    [\sin, colour me=red
      [x]
    ]
    [\log
      [+
        [x]
        [C_1]
      ]
    ]
  ]
\end{circlestree}

产生如上所示的输出。

那么四棵树的情况就变成了

\begin{circlestree}
  [+
    [\times, colour me=red
      [C_0]
      [x]
    ]
    [C_1]
  ]
  [+, arrow to
    [\sin, colour me=red
      [x]
    ]
    [C_1]
  ]
  [+
    [\sin, colour me=red
      [x]
    ]
    [C_1]
  ]
  [+
    [\times, colour me=red
      [C_0]
      [x]
    ]
    [C_1]
  ]
\end{circlestree}

并产生

我不确定您想要什么间距，但s sep+当然您可以根据需要进行调整。

完整代码：

\documentclass[border=10pt,multi,tikz]{standalone}
\usepackage{forest}
\usetikzlibrary{calc,fit}
\environbodyname\circlestreebody
\bracketset{action character=@}
\NewEnviron{circlestree}{%
  \forest
  circles
  [, phantom @\circlestreebody]
  \endforest
}
% Code  from Bordaigorl's answer at https://tex.stackexchange.com/a/320421/, based on Alan Munn's answer at https://tex.stackexchange.com/a/320316/, based on René G's question at https://tex.stackexchange.com/q/320312/
\begin{document}
\forestset{%
  declare dimen register=circles width,
  circles width'=0pt,
  declare boolean={made room}{0},
  circles/.style={%
    for tree={%
      circle,
      draw,
      text centered,
      edge=->,
      anchor=mid,
      delay={%
        if={strequal(content(),"")&&(level()==0)}{}{%
          content/.wrap value=\strut$##1$,
        }
      }
    },
    before typesetting nodes={%
      circles width/.max={width("\foresteoption{content}")}{tree},
      delay={%
        for tree={%
          text width/.register=circles width,
        },
      },
    },
  },
  colour me/.style={%
    for tree={%
      +edge=#1,
      text=#1,
      draw=#1,
    },
  },
  arrow to/.style={%
    for parent={%
      if made room={}{%
        for children={fit=band},
        s sep+=5mm,
        made room,
      },
    },
    before drawing tree={%
      tikz+={%
        \node (a) [inner sep=0pt, fit=() (!L) (!F)] {};
        \node (b) [inner sep=0pt, fit=(!#1) (!#1L) (!#1F)] {};
        \node [anchor=center] at ($(a.east)!1/2!(b.west)$) {$\myarrowsymbol$};
      },
    },
  },
  arrow to/.default=n,
  arrow symbol/.store in=\myarrowsymbol,
  arrow symbol=\longrightarrow,
}

\begin{circlestree}
  [+, arrow to, arrow symbol=\longrightarrow\quad
    [\times, colour me=red
      [C_0]
      [x]
    ]
    [\log
      [+
        [x]
        [C_1]
      ]
    ]
  ]
  [+
    [\sin, colour me=red
      [x]
    ]
    [\log
      [+
        [x]
        [C_1]
      ]
    ]
  ]
\end{circlestree}

\begin{circlestree}
  [+
    [\times, colour me=red
      [C_0]
      [x]
    ]
    [C_1]
  ]
  [+, arrow to
    [\sin, colour me=red
      [x]
    ]
    [C_1]
  ]
  [+
    [\sin, colour me=red
      [x]
    ]
    [C_1]
  ]
  [+
    [\times, colour me=red
      [C_0]
      [x]
    ]
    [C_1]
  ]
\end{circlestree}
\end{document}

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