JP2789618B2 - 木構造図作成システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、階層構造をもったデータを基にして木構造
図を作成し、これを表示するための木構造図作成システ
ムに関する。

「従来の技術」 階層構造をもったシステムの計画あるいは設計の際に
は、従来から木構造が一般に用いられている。これは、
木構造がモジュール構成あるいはデータ構造の記述に適
しているからであり、ソフトウェアの設計段階でも木構
造は広く使用されている。また機械設計の分野でも、総
組立図、部分組立図、部品図のように、これらが階層構
造をもっている場合には、図面や部品の構成をより明確
に表現するために木構造の活用が注目されている。

ところで、木構造（tree structure）における“木”
とは、１つ以上の節（ノード）の有限集合をいう。木構
造は例えば第15図に示す各ノードＡ、Ｂ、……Ｇを枝
（エッジ）で連結したものであり、階層的な関係を表現
するのに適した構造である。この例では、ノードＡが最
上層（第１レベル）に位置し、ノードＧが最下層（第４
レベル）に位置する。

このような木構造は、従来では手書きによって、ある
いはテンプレートを使用したなぞり書きによって作成し
ていた。第16図は、このうちテンプレートを使用したモ
ジュール構成の一例を表わしたものである。この例の場
合、メインフレームＭは、３つのサブフレームS1〜S3に
よって構成されており、このうちの第２のフレームS2は
更に３つのサブフレームS21〜S23によって構成されてい
る。

一方、近年では、コンピュータを使用した木構造図作
成システムあるいは編集システムの開発も行われてい
る。

第17図はこのような従来の木構造図作成システムによ
って作成された木構造を表わすためにその付属のプリン
タから出力された部品の構成リストの例を示しており、
第18図はこの構成リストを基にしてテンプレートを使用
して作成した木構造を示している。このうち第17図では
各部品の階層が“LEVEL"番号として“1"から“4"まで表
示されており、第18図ではこれを基にして階層表現が行
われている。部品によっては、例えば部品番号“1P1000
01"の“ボルト1"のように異なったノードに共通して接
続されるものも存在する。

「発明が解決しようとする課題」 さて、第16図および第18図に示したようなテンプレー
トを使用した木構造の表示によると、設計変更が行われ
るたび等に、消しゴムや修正液等の修正手段を用いて図
を書き直す必要があり、その作業が大変であった。ま
た、一度その木構造を変更してしまうと前の状態が消し
去られることになり、設計変更等の履歴を残すことが困
難であった。

これに対して、コンピュータを使用した木構造図作成
システムあるいは編集システムでは、図面の構成リスト
等のリストを出力することができる。従って第17図に示
したように、このようなテキスト（電文）イメージに既
に説明したレベル番号を付加するか、その表示位置のカ
ラムを桁下がりにして階層表示を行うこともできる。し
かしながら、これらは階層的な構造を明瞭に表示するも
のではなく、このような明瞭な表示を望む場合には、第
18図に示したようにテンプレートを使用した作業に頼ら
ざるを得なかった。

一方、コンピュータの表示装置や出力装置におけるグ
ラフィック化は特に目覚ましいものがあり、近年ではグ
ラフィックイメージの表示や出力を可能とする木構造図
作成システムあるいは編集システムが出現している。

第19図は、このようなグラフィック機能を持ったシス
テムによる表示の一例を表わしたものである。また、他
の木構造についてその各ノードを丸付数字、等で抽
象化して表わすと第20図に示すようなものとなる。ここ
で階層の最上位はルート（root）と呼ばれている。

ところでこの第20図に示した例ではノードの数が６つ
である。このようにノードの数が比較的少ない場合に
は、これを第19図に示したようなグラフィックで表現す
る場合であってもその処理に特別の時間を要しない。と
ころが、大規模なシステムや複雑な機械の部品を管理す
る場合等では、1000ノードあるいはこれ以上のノード数
の木構造が要求されることになる。このような規模の木
構造を扱う場合には、処理側のCPU（中央処理装置）に
比較的大容量のメモリを要求することになる。また、CP
U側の処理時間もノードの数に応じて増加する。

第21図はこの処理時間の増加の様子の一例を表わした
ものである。図で横軸は木構造を構成するノードの数で
あり、縦軸は処理時間（秒）である。図に示すように、
ノードの数が増加すると処理時間は指数関数的に増加す
ることがわかる。このように木構造が複雑になるとその
処理時間が増加する。従って、一般にノードが1000以上
の木構造になってくると、ワークステーションのCPUの
能力では、会話形式に支障を生じさせない程度のレスポ
ンスで木構造を取り扱うことができなくなるという問題
があった。

これを更に具体的に説明する。

第22図は、木階層構造における内部表現の一例を表わ
したものである。ここではノードIDとして４つのノード
“01"から“04"までを示している。「親ノード数」と
は、自己のノードに対する１つ前（上位）のノードの数
をいい、最上位のノードであればこれが“0"となる。
「子ノード数」とは、自己のノードに対する１つ後（下
位）のノードの数をいう。１つのノードに対して親ノー
ドがＮ個であれば親ノード用のアドレスがＮ個必要であ
り、子ノードがＭ個あれば子ノード用のアドレスがＭ個
必要となる。この例では、説明を簡単にするために１つ
のノードに対する親ノードおよび子ノードの最大数をそ
れぞれ“3"としている。

ところが、現実には親ノードおよび子ノードの数をこ
のように限定することができない場合が多い。試しに、
1000件の処理が可能なメモリサイズと、2000件の処理が
可能なメモリサイズを計算してみることにする。第22図
に示したノードIDもノード数も共に2000件までなので、
２バイトで表現可能であり、ノード名を24件までとして
24バイト、アドレスを４バイトに設定すると、次の第１
表のようになる。

ここで、リンク可能数が問題となる。第23図は、1000
件の場合における親ノード数に関して一番極端なリンク
構造を表わしたものである。このように、極端な例では
１つのノード“1"の下に998個のノード“2"〜“999"が
存在し、これらの下に１つのノード“1000"が存在す
る。よって親ノードの最大数はノード“1000"から見た
親ノード数であり、998個となる。

これに対して第24図では、1000件の場合における子ノ
ード数に関して一番極端なリンク構造を表わしたもので
ある。この例では、１つのノード“1"の下に999個のノ
ード“2"〜“1000"が存在する。このように、子ノード
の最大数は1000個となる。

従って、1000件の処理が可能なメモリサイズは、１ノ
ードのレコードサイズについて次の第２表のようにな
る。

すなわち、この場合には合計で8018バイトとなり、こ
れが1000ノードについて用意されなければならないの
で、全体として合計8.018メガバイトの記憶容量が必要
になることになる。

2000件の処理が可能なメモリサイズについては、同様
にして親ノードの最大数が“1998"、子ノードの最大数
が“1999"となり、メモリサイズは、１ノードのレコー
ドサイズについて次の第３表のようになる。

すなわち、この場合に合計で16018バイトとなり、こ
れが2000ノードについて用意されなければならないの
で、全体として合計32.036メガバイトの記憶容量が必要
になることになる。これは1000件の処理の場合に比べて
約４倍のメモリサイズを意味する。このように件数が増
えれば、それに伴ってメモリサイズも大幅に増加してい
く。これ故、木構造が複雑化すればするほど、レスポン
スが悪くなることになる。

そこで本発明の目的は、木構造が複雑化しても良好な
レスポンスでこれを取り扱うことのできる木構造図作成
システムを提供することにある。

「課題を解決するための手段」 本発明では、第１図に原理的に示すように、木構造を
作成するための節としてのそれぞれのノードを、ノード
間の連鎖関係を示しながら入力するノード入力手段11
と、作成される木構造の一部について、所定のノードを
頂点として木構造状に切り取った形の部分木構造を設定
する部分木構造設定手段12と、部分木構造設定手段12に
よって設定された部分木構造に関するデータをそれぞれ
他の構造部分のデータとは独立した領域に格納する木構
造データ格納手段13と、部分木構造ごとにそれらを表わ
す識別マークを付与するマーク付与手段14と、ノード入
力手段11から入力されたノードのうち部分木構造に属さ
ないものについてはノード単位の連鎖関係で木構造を組
み立て、部分木構造に属するものについては部分木構造
ごとに１つのノードを割り当てて前記木構造に連結する
木構造作成手段15と、この木構造作成手段15によって作
成された木構造のうち部分木構造を表わすノードとして
の子ノードについてはマーク付与手段で付与されたマー
クをノード表示用に表示する木構造表示手段16とを木構
造図作成システムに具備させる。

すなわち本発明では、木構造が複雑化してきたような
場合には、所定のノードを頂点とする部分木構造を１つ
のノード（子ノード）とし、これにより表示の簡素化を
図ると共に、部分木構造に関する詳細なデータをこれ以
外の構造部分のデータとは別の領域に格納することにし
て、データの分散を図り、全体として木構造が複雑化し
ても良好なレスポンスでこれを処理できるようにする。

「実施例」 以下実施例につき本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明の一実施例としての木構造図作成編集
システムについて、その構成の概要を表わしたものであ
る。木構造図作成編集システムは、CPU（中央処理装
置）21を備えている。このCPU21はデータバス等のバス2
2によって次の各部と接続されている。

（ｉ）RAM23: このシステムを動作させるための各種プログラムを格
納したり、データを一時的に格納するためのランダム・
アクセス・メモリである。

（ii）ハードディスク装置24: RAM23に読み出すためのプログラムを格納したり、作
成された木構造に関するデータを格納するための記憶装
置である。装置によってはフロッピーディスク等の記憶
媒体にプログラムを格納したり、作成された木構造に関
するデータをこれらの記憶媒体に格納するようにしても
よい。

（iii）キーボード25: システムの操作上必要な各種データを入力する入力装
置である。

（iv）マウス26: ポインティング・デバイスの１種であり、このシステ
ムではキーボード25を介してバス22に接続されている。
木構造を形成する個々の項目の位置等を入力する際に使
用される。

（ｖ）グラフィックディスプレイ27: グラフィック化されたデータを表示することのできる
ディスプレイである。木構造の作成や編集を行う際に用
いられる。

（vi）グラフィックプリンタ:28 木構造の作成過程や編集結果を印刷することのできる
プリンタである。

ところで、この木構造図作成編集システムではカード
という概念を使用している。この明細書でカードとは、
各ノードの要素をいう。カードには、それぞれの商品や
システム等の情報を有するノートカードと、木構造自体
を表示するブラウザカードの２種類がある。ノートカー
ドは、例えば部品の情報を有するものであれば部品カー
ドという愛称で呼ぶこともできるし、図面の情報を有す
るものであれば図面カード、またはアイディアに関する
情報を有するものであればアイディアカードというよう
な愛称を付けて呼ぶこともできる。

第３図は、このうちの部品カードの一例を表わしてい
る。この部品カードはグラフィックディスプレイ27上に
開かれたウィンドウ31に割り当てられ、カードの名称32
と内容33が表示される。ウィンドウ31の右上端部には
“閉じる”という文字が表示されている。マウス26を操
作することでこの部分を図示しないカーソルで指示する
と、ウィンドウ31が閉じるようになっている。ウィンド
ウ31の右端部には、その上下に三角形のマーク35、36が
配置されており、これらのいずれかの部分をマウス26に
よって指定することでウィンドウ31内の表示内容がスク
ロールすることになる。この例では、ウィンドウ31内
に、部品名、材質、単価、重量および業者に関するデー
タが表示されている。

第４図は他の例としてアイディアカードのウィンドウ
を表わしたものである。この例に示したアイディアは、
その内容をウィンドウ37内に一度に表示することができ
ない。そこで、スクロール用の三角形のマーク35、36を
マウス26で適宜選択して必要な箇所のデータを読み取る
ことになる。

第５図〜第７図は、ブラウザカードのウィンドウにつ
いてその表示例を表わしたものである。ブラウザカード
は木構造を表示するためのものであり、木構造が比較的
単純であれば第５図に示したように全体の構造をウィン
ドウ38内に表示することができる。

第６図および第７図は、第５図に示した木構造を２つ
に分割して表現するためのブラウザカードを表わしたも
のである。このうち第６図に示したブラウザカードは便
宜上“Ａブラウザカード”と呼ぶことにする。Ａブラウ
ザカードの木構造データは、Ａデータファイルと便宜的
に呼ぶ１つのデータファイル内に格納される。第６図に
示した木構造では、“部分組図III"のノードを頂点とし
た部分木構造についての情報を“Ｂブラウザカード”と
してまとめている。この第６図でＢブラウザカード以外
のノードについては、図面カードと呼ばれるカード（図
示せず）にその内容が格納されることになる。

第７図がＢブラウザカードの木構造データを表わした
ものである。Ｂブラウザカードの木構造データ（部分木
構造データ）は、Ｂデータファイルと便宜的に呼ぶ１つ
のデータファイル内に格納される。すなわち、この例で
は１つの木構造が２つに分割されて表示がし易くなった
ばかりでなく、同様に２つのデータファイルにデータを
分割して格納することにして、それぞれのファイルにお
けるデータの総量を減少させ、その処理速度の向上を図
ることができる。

第７図に示した例では、Ｂブラウザカードの中に更に
他のブラウザカードとして“Ｃブラウザカード”が存在
している。このように分割されたブラウザカード内に更
にブラウザカードが存在してもよく、これにより、複数
のデータファイル自身が木構造の階層を持つことが可能
になる。

この木構造図作成編集システムで、以上説明した木構
造の表示を行う際の操作を説明すると次のようになる。

まずオペレータは、グラフィックディスプレイ27（第
２図）上に表示された各種アイコンの中からＡブラウザ
カードに対応するアイコンを選択する。すると、第６図
に示したようにウィンドウ38Aがオープンし、Ａブラウ
ザカードがこれに表示される。オペレータがこの木構造
で１つのノードとして表示されたＢブラウザカードにつ
いてその内容を知りたいときには、マウス26（第２図）
を操作して図示しないカーソルをＢブラウザカードのノ
ードに合わせる。そしてこのマウス26の図示しないボタ
ンをクリックすると、第７図に示したように新たなウィ
ンドウ38Bがオープンし、ここにＢブラウザカードの内
容が表示されることになる。

このように、本実施例のシステムでは、木構造がいか
に巨大であろうとも、システムが一度に処理するノード
数は表示あるいは参照したい部分のブラウザカードのノ
ード数で済むので、良好なレスポンスを得ることができ
る。もちろん、それぞれのブラウザカードの部分木構造
データは、各々別個の記憶領域に分散的に格納されるこ
とになる。従って、CPUが一度に処理するデータの量は
それほど膨大とはならず、CPUの必要とするメモリの容
量もそれほど大きなものとはならない。更に、木構造の
表示にブラウザカードを用いることで部分木構造をそれ
ぞれ１つずつのノードとして表現することができるの
で、木構造すべてをディスプレイに表示する場合と異な
り、特に大きなウィンドウを必要とすることもない。ま
た、巨大な木構造図に関するデータであっても、これら
を格納するデータファイルはブラウザカード単位等で分
散管理することもできるし、フロッピーディスク、磁気
テープ等の非常駐マウントのメディアに分散させること
も可能である。このようなことから、このシステムでは
木構造データの格納について物理的な容量の制約が存在
せず、論理的にほぼ無限の空間を利用することができ
る。

「変形例」 第８図は、他のブラウザカードの例を表わしたもので
ある。

このブラウザカード“1M100001"には、木構造のすべ
てが表示されている。第９図および第10図は、これを本
発明の木構造図作成システムで２つのブラウザカードに
分けて表示した例を表わしたものである。この例では、
部分木構造を表示したブラウザカード“1P100002"を第
９図で二重枠で表示している。このような表示を行う代
わりに、例えば第11図に示すようにノード名の後に右方
向の矢印（→）を表示するようにしてもよい。

第12図は、この変形例における木構造の表示のための
制御を表わしたものである。この表示処理に際してこの
変形例では、第２図に示した木構造図作成システムと同
等のシステムを使用するが、以下の説明では便宜的に第
２図に使用した番号を使用することにする。

さて、このシステムが表示処理を行うモードでは、CP
U21は、処理すべきデータファイルの指示が入力される
のを待機している（ステップ）。オペレータがキーボ
ード25からデータファイルの指示を入力すると（Ｙ）、
CPU21はハードディスク24上に配置されたブラウザカー
ドデータファイル内の処理データファイルを読み出す
（ステップ）。そして、木構造における最上位ノード
を見つけることになる（ステップ）。最上位ノードが
見つかったら、これを処理ノードに設定する（ステップ
）。そして、同じくハードディスク24上に配置された
属性データファイルを読み出し（ステップ）、前記し
た処理ノードをグラフィックディスプレイ27上に表示す
る（ステップ）。

次にCPU21は、処理ノードに対する子ノードが存在す
るかどうかの判別を行う（ステップ）。子ノードが無
ければ（Ｎ）、この時点で処理が終了する（エンド）。
子ノードが存在すれば（Ｙ）、子ノードをグラフィック
ディスプレイ27上に表示するための処理を行う（ステッ
プ）。そして、子ノードが存在するかどうかの判別作
業が行われる（ステップ）。以下同様にして子ノード
が存在する限り同様の作業が繰り返されることになる
（ステップ、）。

第13図は、第12図のステップで示した処理の具体的
な内容を表わしたものである。子ノードの表示処理を行
うに際しては、まずそれがブラウザカードに格納されて
いるかどうかの判別が行われる（第13図ステップ）。
ブラウザカードに格納されていなければ（Ｎ）、属性デ
ータファイルの読み出しが行われる（ステップ）。そ
して、処理ノードをグラフィックディスプレイ27上に表
示する（ステップ）。次にCPU21は、処理ノードに対
する子ノードが存在するかどうかの判別を行う（ステッ
プ）。子ノードがあれば（Ｙ）、この第13図に示した
子ノードの表示処理と同様の処理が行われる（ステップ
）。そして、この処理されたノードに対する子ノード
が存在するかどうかの判別作業が行われる（ステップ
）。以下同様にして子ノードが存在する限り同様の作
業が繰り返されることになる（ステップ、）。

ステップで子ノードが存在しなければ（Ｎ）、次の
ノードが存在するかどうかの判別が行われる（ステップ
）。存在すれば（Ｙ）、ステップに戻って前記した
と同様の作業が繰り返されることになる。次のノードが
存在しなかった場合には、親のノードに戻り、子のノー
ドとして他のノードが存在するかどうかの判別が行われ
ることになる（第12図ステップ）。

第14図は、木構造の探索を行う場合のその制御の様子
を表わしたものである。

木構造の所定のノードを探索する状態でCPU21は、処
理すべきデータファイルの指示が入力されるのを待機し
ている（ステップ）。オペレータがキーボード25から
データファイルの指示を入力すると（Ｙ）、CPU21はハ
ードディスク24上に配置されたブラウザカードデータフ
ァイル内の処理データファイルを読み出す（ステップ
）。そして、木構造における最上位ノードを見つける
ことになる（ステップ）。最上位ノードが見つかった
ら、木走査を行う（ステップ）。これにより木構造が
復元されるので、これを基にして第９図に示したような
ブラウザカードウィンドウを表示する（ステップ）。
この状態で、CPU21は、オペレータがどのノードを探索
のために指示するかを待機する（ステップ）。もし、
第９図で示した“1P100002"のように表記されたブラウ
ザカードが指示された場合には（Ｙ）、第10図に表わし
たように子ブラウザカードの探索処理が行われる（ステ
ップ）。ブラウザカード以外のノードが指示された場
合には（ステップ;N）、そのノードについての属性デ
ータファイルが読み出される（ステップ）。

ここで子ブラウザカードの探索処理（ステップ）
は、この第14図に示した流れと全く同一となる。すなわ
ち、子ブラウザカードの探索処理ではまず子に相当する
ブラウザカードのデータファイルが読み出され、その最
上位ノードが見つけられて木走査が行われ、その結果が
グラフィックディスプレイ27（第２図）上に表示され
る。この状態でオペレータがどのノードが選択されるか
の監視が行われ、ブラウザカードが選択されれば、ステ
ップで示したと同様の処理が行われることになる。こ
れ以外のノードが選択されれば、その属性データが読み
出されることになる。

以上のようにして、木構造の探索が行われる。

「発明の効果」 このように本発明によれば、部分木構造を設定しその
データを他の木構造部分と切り離して記憶することにし
たので、メモリ領域に対するデータの格納を実質的に分
割して行うことができ、データの処理速度の向上を図る
ことができる。また、木構造表示手段が一度に表示する
データの数を減少させることができるので、所望のノー
ドを迅速に探し出すことができ、この意味でも探索のス
ピードが向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す原理図、第２図〜第７図は
本発明の一実施例を説明するためのもので、このうち第
２図は木構造図作成編集システムについてその構成の概
要を表わしたブロック図、第３図はグラフィックディス
プレイ上に表示された部品カードの一例を示す平面図、
第４図はグラフィックディスプレイ上に表示されたアイ
ディアカードの一例を示す平面図、第５図〜第７図はブ
ラウザカードのウィンドウの表示例を示す平面図、第８
図〜第14図は本発明の変形例を説明するためのもので、
このうち第８図はブラウザカードの一例を示す平面図、
第９図は子の木構造を一部用いて第８図に示した木構造
を表わしたブラウザカードの平面図、第10図は子の木構
造のブラウザカードを示す平面図、第11図は部分木構造
であることを示すノードの他の表示例を示す平面図、第
12図はこの変形例における木構造表示のための制御の様
子を示す流れ図、第13図は第12図のステップで示した
処理の具体的な内容を表わした流れ図、第14図は木構造
の探索を行う場合の制御を表わした流れ図、第15図は木
構造の一例を示す説明図、第16図はテンプレートを使用
して表現した木構造の一例を示す説明図、第17図は部品
の構成リストの一例を示す平面図、第18図はこの構成リ
ストを基にしてテンプレートを使って作成した木構造の
平面図、第19図はグラフィック機能を持った従来のシス
テムで作成した木構造の表示例を示す平面図、第20図は
ノードの数が６つの場合の木構造の一例を示す説明図、
第21図はノードの数とCPUの処理時間との関係を示す特
性図、第22図は木階層構造における内部表現の一例を表
わした説明図、第23図は1000件の処理が可能なメモリサ
イズにおける親ノードが最大になる状態を示したリンク
構造図、第24図は同様のメモリサイズにおける子ノード
が最大になる状態を示したリンク構造図である。 11……ノード入力手段、 12……部分木構造設定手段、 13……木構造データ格納手段、 14……マーク付与手段、 15……木構造作成手段、 16……木構造表示手段、21……CPU、 23……RAM、24……ハードディスク装置、 25……キーボード、26……マウス、 27……グラフィックディスプレイ、 28……グラフィックプリンタ、 31〜38……ウィンドウ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】木構造を作成するための節としてのそれぞ
   れのノードを、ノード間の連鎖関係を示しながら入力す
   るノード入力手段と、 作成される木構造の一部について、所定のノードを頂点
   として木構造状に切り取った形の部分木構造を設定する
   部分木構造設定手段と、 部分木構造設定手段によって設定された部分木構造に関
   するデータをそれぞれ他の構造部分のデータとは独立し
   た領域に格納する木構造データ格納手段と、 部分木構造ごとにそれらを表わす識別マークを付与する
   マーク付与手段と、 前記ノード入力手段から入力されたノードのうち前記部
   分木構造に属さないものについてはノード単位の連鎖関
   係で木構造を組み立て、前記部分木構造に属するものに
   ついては部分木構造ごとに１つのノードを割り当てて前
   記木構造に連結する木構造作成手段と、 この木構造作成手段によって作成された木構造のうち部
   分木構造を表わすノードとしての子ノードについてはマ
   ーク付与手段で付与されたマークをノード表示用に表示
   する木構造表示手段 とを具備することを特徴とする木構造図作成システム。