Arbre de Vie Interactif en C#

Projet de Développement logiciel & Visualisation de Données

Contexte et Objectifs

Ce projet académique consistait à développer une application logicielle de bureau pour visualiser l'Arbre de la Vie. Le défi principal était de concevoir une solution capable de gérer et d'afficher de manière fluide un jeu de données de plus de 36 000 nœuds.

Fonctionnalités Clés

• Visualisation Radiale : Affichage de l'arbre phylogénétique dans une disposition circulaire.
• Navigation Fluide : Zoom dynamique et navigation par glisser-déposer.
• Gestion de Clusters : Regroupement automatique des nœuds denses pour garantir la lisibilité.
• Panneau d'Informations Détaillées : Affichage des données de chaque nœud au survol.

Galerie d'Images

Cliquez sur l'image pour l'afficher en plein écran.

Défis Techniques et Solutions

1. Architecture MVC : Séparer pour mieux régner

Pour gérer la complexité de l'application, j'ai structuré le projet selon le patron d'architecture Modèle-Vue-Contrôleur (MVC). Cette séparation claire des responsabilités a été cruciale pour maintenir un code organisé et évolutif.

• Modèle (`TreeModel.cs`, `Node.cs`) : Responsable du chargement des données, de la construction de l'arbre et de la logique métier, sans aucune connaissance de l'affichage.
• Vue (`Form1.cs`) : Gère tout l'affichage graphique (dessin des nœuds, des liens, interface) en utilisant un DoubleBufferedPanel pour un rendu fluide.
• Contrôleur (`ArbreDeVieController.cs`) : Le cerveau de l'application. Il traite les entrées de l'utilisateur (zoom, clics), fait le lien entre le Modèle et la Vue, et contient les algorithmes de disposition.

2. Optimisation des Performances : Le Quadtree

Défi : Avec 30 000 nœuds, une simple détection de clic était trop lente.

Solution : J'ai implémenté un Quadtree, une structure de données spatiale qui divise l'écran en quadrants. Cela permet de retrouver un nœud sous le curseur en une fraction de seconde (complexité en O(log N) au lieu de O(N)).

// Extrait de Quadtree.cs - Requête spatiale optimisée
public Node? Query(PointF point)
{
    if (!bounds.Contains(Point.Round(point)))
        return null;

    // Cherche uniquement dans les nœuds de ce quadrant
    foreach (var entry in nodeEntries)
    {
        if (/* le point est sur ce nœud */)
            return entry.node;
    }

    // Si le quadrant est subdivisé, on cherche dans le bon sous-quadrant
    if (quadrants != null)
    {
        // ... logique pour trouver et interroger le sous-quadrant pertinent
    }

    return null;
}

3. Algorithme de Disposition : Lisibilité des Données

Défi : Éviter que les branches denses de l'arbre ne se superposent.

Solution : J'ai développé un algorithme qui alloue l'espace angulaire proportionnellement au nombre de descendants de chaque branche, assurant un affichage équilibré.

// Extrait de ArbreDeVieController.cs - Disposition proportionnelle
private void CalculateNodePositionRecursive(Node node, ..., float availableAngle)
{
    var children = model.GetChildren(node.NodeId);
    float totalDescendants = children.Sum(c => c.DescendantCount);

    float currentAngle = startAngle;
    foreach (var child in children)
    {
        // L'angle alloué à l'enfant est proportionnel à sa "taille"
        float angleForChild = (child.DescendantCount / totalDescendants) * availableAngle;
        
        // ... Calcul de la position et appel récursif
        CalculateNodePositionRecursive(child, ..., angleForChild);
        currentAngle += angleForChild;
    }
}

Apprentissages et Bilan

Compétences Clés Démontrées

• Ingénierie Logicielle : Conception d'une application robuste avec l'architecture MVC.
• Optimisation et Algorithmique : Implémentation de structures de données complexes (Quadtree) pour résoudre des problèmes de performance.
• Visualisation de Données : Création d'algorithmes de disposition pour représenter des données hiérarchiques.
• Développement C# .NET : Maîtrise de Windows Forms et GDI+ pour créer une interface graphique interactive.

Pistes d'Amélioration Futures

Ce projet a posé des bases solides qui pourraient être étendues avec plusieurs fonctionnalités :

• Ajout d'une fonction de recherche pour trouver rapidement une espèce par son nom.
• Amélioration du rendu des labels dans les zones très denses.
• Intégration de plus de données interactives, comme des images pour chaque espèce.