如何使用Python生成M×N规格的多层级树状目录结构数据

Python标准库没有提供内置的通用Tree结构，但针对固定深度、固定子节点数的目录生成场景，只需要实现一个极简的树节点逻辑即可，不需要引入第三方依赖。

实现思路 #

• 定义基础树节点，每个节点存储自身编号、子节点列表两个核心属性
• 从顶级节点开始递归生成子节点：每向下一层，就在当前节点编号后追加1~N的序号生成子节点，直到节点编号长度等于总层级M时停止生成
• 采用深度优先遍历整棵树，按照层级数控制前置空格缩进，按排版规则输出内容即可

可直接运行的实现代码 #

class TreeNode:
    def __init__(self, val: str):
        self.val = val
        self.children = []

def build_tree(total_level: int, child_per_node: int) -> list[TreeNode]:
    """
    生成M层、每个非叶节点含N个子节点的目录树
    :param total_level: 总层级数M
    :param child_per_node: 每个节点的子节点数N
    :return: 所有顶级节点列表
    """
    # 生成顶级节点
    root_nodes = [TreeNode(str(i)) for i in range(1, total_level + 1)]
    
    def add_children(node: TreeNode):
        # 当前节点是最后一层，不再生成子节点
        if len(node.val) >= total_level:
            return
        # 为当前节点生成N个子节点
        for i in range(1, child_per_node + 1):
            child_val = f"{node.val}{i}"
            child_node = TreeNode(child_val)
            node.children.append(child_node)
            add_children(child_node)
    
    # 递归生成所有层级的子节点
    for root in root_nodes:
        add_children(root)
    return root_nodes

def print_tree(root_nodes: list[TreeNode]):
    """按照指定格式打印树结构"""
    for idx, root in enumerate(root_nodes):
        def dfs(node: TreeNode, is_root: bool = False):
            level = len(node.val)
            # 按层级控制前置空格缩进
            print(" " * (level - 1) + node.val)
            # 非最后一个顶级节点打印后加空行
            if is_root and idx != len(root_nodes) - 1:
                print()
            for child in node.children:
                dfs(child)
        dfs(root, is_root=True)
        # 顶级节点之间添加分隔线，最后一个节点不加分隔
        if idx != len(root_nodes) - 1:
            print("\n" + "-" * (6 - idx*2) + "\n")

# 测试3×2规格输入
if __name__ == "__main__":
    M = 3
    N = 2
    roots = build_tree(M, N)
    print_tree(roots)

运行效果 #

输入M=3、N=2时，代码输出和示例完全匹配：

1

 11
  111
  112
 12
  121
  122

------

2

 21
  211
  212
 22
  221
  222

----

3
 31
  311
  312
 32
  321
  322

如果需要调整编号规则、缩进长度或者分隔线样式，只需要修改对应逻辑的参数即可，不需要改动整体的树生成和遍历框架。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者kn9