ツリー構造を作成してコンソールから操作

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <sstream>
#include <memory>
#include <vector>
#include <string>

using namespace std::literals::string_literals;


template<typename T>
concept HasAsString = requires(T a) {
    { a.asString() } -> std::same_as<std::string>;
};

class NodeBase {
protected:
public:
    std::shared_ptr<NodeBase> parent;

    virtual ~NodeBase() = default;
    virtual std::string asString() const = 0;  // 必ず実装させる仮想関数
    virtual std::shared_ptr<NodeBase> getParent() const{return parent;}
};

template <HasAsString T>
class Folder : public NodeBase, public std::enable_shared_from_this < Folder<T> > {
    std::vector<std::shared_ptr<NodeBase>> children;  // 子ノードは NodeBase 型を保持

    T value;
    bool isOpen;
public:
    Folder(const T& data) : value(data), isOpen(false) {}

    // 子ノードを追加するメソッド
    void add(const std::shared_ptr<NodeBase>& node) {
        children.push_back(node);
        node->parent = std::dynamic_pointer_cast<NodeBase>(this->shared_from_this());
    }

    const T& getName() const {
        return value;
    }

    std::string asString() const override {
        return value.asString();
    }

    const std::vector<std::shared_ptr<NodeBase>>& getChildren() const {
        return children;
    }
    std::vector<std::shared_ptr<NodeBase>>& getChildren(){
        return children;
    }

    bool getIsOpen() const {
        return isOpen;
    }

    void setIsOpen(bool open) {
        isOpen = open;
    }
};

template <HasAsString T>
class Item : public NodeBase {
    T value;
public:
    Item(const T& data) : value(data) {}

    std::string asString() const override {
        return value.asString();
    }
};

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// ノードの番号を付けて表示するための補助関数
template <HasAsString FT,HasAsString IT>
void printTreeHelper(const std::shared_ptr<NodeBase>& node, int& lineNum, int indent = 0, bool open = false) {
    if (auto folder = std::dynamic_pointer_cast<Folder<FT>>(node)) {
        // フォルダの場合
        std::cout << std::setw(2) << lineNum++ << std::string(indent, ' ') << (folder->getIsOpen() ? "- " : "+ ") << folder->asString() << "\n";
        if (open || folder->getIsOpen()) {
            for (const auto& child : folder->getChildren()) {
                printTreeHelper<FT, IT>(child, lineNum, indent + 2, open); // ここでテンプレート引数を明示的に指定
            }
        }
    }
    else if (auto item = std::dynamic_pointer_cast<Item<IT>>(node)) {
        // アイテムの場合
        std::cout << std::setw(2) << lineNum++ << std::string(indent+1, ' ') << item->asString() << "\n";
    }
}


// 指定したノード以下のツリーを表示する関数
template <HasAsString FT, HasAsString IT>
void printTree(const std::shared_ptr<NodeBase>& node, bool open = false) {
    int lineNum = 1;
    printTreeHelper<FT,IT>(node, lineNum, 0, open);
}

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// 全てのノードの数をカウントする関数
template <HasAsString FT>
int getAllNodeCount(const std::shared_ptr<NodeBase>& node) {
    int count = 1;  // 自分自身をカウント

    // フォルダの場合は、子ノードも再帰的にカウント
    if (auto folder = std::dynamic_pointer_cast<Folder<FT>>(node)) {
        for (const auto& child : folder->getChildren()) {
            count += getAllNodeCount<FT>(child);
        }
    }

    return count;
}

// 開いているノードの数をカウントする関数
template <HasAsString FT>
int getOpenNodeCount(const std::shared_ptr<NodeBase>& node) {
    int count = 1;  // 自分自身をカウント

    // フォルダの場合、開いているかどうかを確認
    if (auto folder = std::dynamic_pointer_cast<Folder<FT>>(node)) {
        if (folder->getIsOpen()) {
            // 開いている場合、子ノードも再帰的にカウント
            for (const auto& child : folder->getChildren()) {
                count += getOpenNodeCount<FT>(child);
            }
        }
    }

    return count;
}

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// 指定した index のノードを取得する関数
template <HasAsString FT>
std::shared_ptr<NodeBase> getNodeHelper(const std::shared_ptr<NodeBase>& node, int& currentIndex, int targetIndex, bool open = false) {
    // 現在のノードをカウント
    if (++currentIndex == targetIndex) {
        return node;
    }

    // フォルダの場合は、開閉状態を確認し、再帰的に子ノードを探索
    if (auto folder = std::dynamic_pointer_cast<Folder<FT>>(node)) {
        if (open || folder->getIsOpen()) {
            for (const auto& child : folder->getChildren()) {
                auto result = getNodeHelper<FT>(child, currentIndex, targetIndex, open);
                if (result) {
                    return result;
                }
            }
        }
    }

    return nullptr; // 見つからなかった場合
}

template <HasAsString FT>
std::shared_ptr<NodeBase> getNode(const std::shared_ptr<NodeBase>& root, int targetIndex, bool open = false) {
    int currentIndex = 0; // ノードのカウント用
    return getNodeHelper<FT>(root, currentIndex, targetIndex, open);
}

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// ノードの親ノードを表示する関数
template <HasAsString FT, HasAsString IT>
void printParentChain(const std::shared_ptr<NodeBase>& node) {
    auto current = node;
    while (current) {
        if (auto folder = std::dynamic_pointer_cast<Folder<FT>>(current)) {
            std::cout << folder->asString() << " -> ";
        }
        else if (auto item = std::dynamic_pointer_cast<Item<IT>>(current)) {
            std::cout << item->asString() << " -> ";
        }
        current = current->getParent();
    }
    std::cout << "nullptr\n";  // ルートに到達したら終了
}

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// ノードを削除する関数
template <HasAsString FT>
void deleteNode(std::shared_ptr<NodeBase> node) {
    if (auto parent = node->getParent()) {
        if (auto parentFolder = std::dynamic_pointer_cast<Folder<FT>>(parent)) {
            auto& siblings = parentFolder->getChildren();
            siblings.erase(std::remove(siblings.begin(), siblings.end(), node), siblings.end());
        }
    }
}

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struct FolderData {
    std::string name;
    std::string asString() const {
        return name;
    }

    // コンストラクタ
    FolderData(const std::string& n) : name(n) {}


};

struct ItemData {
    std::string name;
    std::string asString() const {
        return name;
    }

    // コンストラクタ
    ItemData(const std::string& n) : name(n) {}

};

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bool input_command(char* cmd, int* id, std::string* value) {
    std::string input;
    std::getline(std::cin, input);
    if (input.empty()) return false;

    std::istringstream iss(input);
    iss >> *cmd >> *id;
    if (iss >> std::ws && !iss.eof()) {
        std::getline(iss, *value);
        *value = value->substr(value->find_first_not_of(" \t")); // 先頭の空白を削除
    }
    else {
        *value = "";
    }
    return true;
}

int main() {

    // ツリー構造を作成
    auto root = std::make_shared<Folder<FolderData>>(FolderData{ "folder1" });

    auto folder2 = std::make_shared<Folder<FolderData>>(FolderData{ "folder2" });
    auto folder21 = std::make_shared<Folder<FolderData>>(FolderData{ "folder21" });
    auto item211 = std::make_shared<Item<ItemData>>(ItemData{ "item211" });
    auto folder22 = std::make_shared<Folder<FolderData>>(FolderData{ "folder22" });
    auto item221 = std::make_shared<Item<ItemData>>(ItemData{ "item221"});
    auto item222 = std::make_shared<Item<ItemData>>(ItemData{ "item222"});
    auto item223 = std::make_shared<Item<ItemData>>(ItemData{ "item223"});

    auto folder23 = std::make_shared<Folder<FolderData>>(FolderData{ "folder23" });
    auto folder24 = std::make_shared<Folder<FolderData>>(FolderData{ "folder24" });
    auto item241 = std::make_shared<Item<ItemData>>(ItemData{ "item241" });
    auto item242 = std::make_shared<Item<ItemData>>(ItemData{ "item242" });

    root->add(folder2);
      folder2->add(folder21);
        folder21->add(item211);
      folder2->add(folder22);
        folder22->add(item221);
        folder22->add(item222);
        folder22->add(item223);
      folder2->add(folder23);
      folder2->add(folder24);
        folder24->add(item241);
        folder24->add(item242);


    // フォルダの開閉状態を設定
    root->setIsOpen(true);
    folder2->setIsOpen(true);
    folder22->setIsOpen(true);
    folder24->setIsOpen(false);

    char cmd=' ';
    int id;
    std::string value;
    do {

        switch (cmd) {
        case '*': // 開閉
        {
            auto node = getNode<FolderData>(root, id, false);
            auto folder = std::dynamic_pointer_cast<Folder<FolderData>>(node);
            folder->setIsOpen(!folder->getIsOpen());
        }
        break;
        case 'a': // 追加
        {
            auto node = getNode<FolderData>(root, id, false);
            auto folder = std::dynamic_pointer_cast<Folder<FolderData>>(node);
            auto item = std::make_shared<Item<ItemData>>(ItemData{ value });
            folder->add(item);
        }
        break;
        case 'd': // 削除
        {
            auto node = getNode<FolderData>(root, id, false);
            deleteNode<FolderData>(node);
        }
        break;
        }

        printTree<FolderData, ItemData>(root, false);

        std::cout << "opennodes " << getOpenNodeCount<FolderData>(root) << std::endl;
        std::cout << "allnodes " << getAllNodeCount<FolderData>(root) << std::endl;

    } while (input_command(&cmd, &id, &value) == true);

}

 1- folder1
 2  - folder2
 3    + folder21
 4    - folder22
 5       item221
 6       item222
 7       item223
 8    + folder23
 9    + folder24
opennodes 9
allnodes 12

 1- folder1
 2  - folder2
 3    + folder21
 4    + folder22
 5    + folder23
 6    + folder24
opennodes 6
allnodes 12

 1- folder1
 2  - folder2
 3    + folder21
 4    + folder22
 5    + folder24