如何在R树形图中为满足3次成功先于2次失败的节点着色

问题背景 #

我有一枚两面的硬币（S=成功，F=失败），编写了以下R代码生成5次抛硬币的所有组合：

outcomes <- c("S", "F")
combinations <- expand.grid(rep(list(outcomes), 5))
colnames(combinations) <- paste("Flip", 1:5)

输出的前几行组合如下：

> head(combinations)
   Flip 1 Flip 2 Flip 3 Flip 4 Flip 5
       S      S      S      S      S
       F      S      S      S      S
       F      S      S      S      S
       F      F      S      S      S
       S      S      F      S      S

接着用data.tree包生成了展示所有分支的树状图：

library(data.tree)

generate_tree <- function(node, depth) {
    if (depth == 0) {
        return(node)
    } else {
        for (outcome in c("S", "F")) {
            child <- node$AddChild(name = outcome)
            generate_tree(child, depth - 1)
        }
        return(node)
    }
}

root <- Node$new("Start")
root <- generate_tree(root, 5)

print(root, "level")
plot(root)

我需要为出现3次成功时失败次数不足2次的分支节点染成绿色。已经能在表格中判断符合条件的组合：

outcomes <- c("S", "F")
combinations <- expand.grid(rep(list(outcomes), 5))
colnames(combinations) <- paste("Flip", 1:5)

check_successes_before_failures <- function(row) {
  successes <- sum(row == "S")
  failures <- sum(row == "F")
  return(successes >= 3 && failures < 2)
}

combinations$Three_Successes_Before_Two_Failures <- apply(combinations, 1, check_successes_before_failures)
 
head(combinations)

输出结果：

Flip 1 Flip 2 Flip 3 Flip 4 Flip 5 Three_Successes_Before_Two_Failures
      S      S      S      S      S                                TRUE
      F      S      S      S      S                                TRUE
      S      F      S      S      S                                TRUE
      F      F      S      S      S                               FALSE
      S      S      F      S      S                                TRUE
      F      S      F      S      S                               FALSE

但不知道如何在树状图中为符合条件的节点着色？

解决方案 #

可以通过给data.tree的节点添加自定义属性，再根据属性设置绘图颜色来实现，完整代码如下：

library(data.tree)

# 修改树生成函数，跟踪路径上的S/F数量并标记目标节点
generate_tree <- function(node, depth, current_S = 0, current_F = 0) {
    if (depth == 0) {
        # 标记叶子节点是否符合条件
        node$isTarget <- (current_S >= 3 && current_F < 2)
        return(node)
    } else {
        for (outcome in c("S", "F")) {
            new_S <- current_S + (outcome == "S")
            new_F <- current_F + (outcome == "F")
            child <- node$AddChild(name = outcome)
            # 递归生成子节点，传递当前计数
            generate_tree(child, depth - 1, new_S, new_F)
            # 标记当前节点是否符合条件
            child$isTarget <- (new_S >= 3 && new_F < 2)
        }
        return(node)
    }
}

# 生成带属性的树
root <- Node$new("Start")
root <- generate_tree(root, 5)

# 设置节点颜色：符合条件的节点为绿色，其余为默认白色
SetGraphStyle(root, node.col = function(node) {
    if (node$isTarget) return("green")
    else return("white")
})

# 绘制树状图（若需横向展示，可添加参数direction = "lr"）
plot(root, direction = "lr")

代码说明 #

• generate_tree函数新增current_S和current_F参数，用于跟踪每个节点路径上的成功和失败次数
• 每个节点都会被添加isTarget属性，标记该节点是否满足成功次数≥3且失败次数<2的条件
• 使用SetGraphStyle自定义节点颜色，根据isTarget的值动态设置绿色或默认色
• 绘图时添加direction = "lr"参数可以将树状图改为横向（从左到右）展示，更易阅读

内容的提问来源于stack exchange，提问作者stats_noob